Привет, друзья!
Втулка несущего винта с автоматом перекоса вертолета МИ-8.
Снова вернемся к нашим вертолетам :-), этим красивым и удивительным (несмотря на их кажущуюся сегодня обычность) аппаратам. Поговорим немного подробнее о принципах их управления.
В статье «Как летает вертолет» я этого уже коснулся. Для того чтобы вертолет двигался поступательно, нужен перекос винта, и создает его такой агрегат, как автомат перекоса вертолета. Вот о нем сегодня и поговорим.
Как известно для вертолета полная аэродинамическая сила — это сумма всех сил, действующих на каждую лопасть в отдельности. Силы эти я бы разделил на искусственные и на естественные.
О естественных. Каждая лопасть имеет определенный вес. Поэтому при вращении с достаточно большой скоростью на нее действует центробежная сила. Есть еще сила сопротивления и конечно подъемная сила лопасти. Вот эту самую подъемную силу вполне можно корректировать силами искусственными. А это как раз и делает автомат перекоса винта вертолета. От него к каждой лопасти протянута специальная тяга, с помощью которой изменяется угол установки лопасти, то есть по сути дела угол атаки и, как следствие, подъемная сила.
Лопасти несущего винта, описывая полный круг вокруг оси при его вращении, обтекаются встречным потоком воздуха по-разному. Полный круг – это 360º. Тогда примем заднее положение лопасти за 0º и далее через каждые 90º полный оборот. Так вот лопасть в интервале от 0º до 180º — это лопасть наступающая, а от 180º до 360º — отступающая. Принцип такого названия, я думаю, понятен. Наступающая лопасть движется навстречу набегающему потоку воздуха, и суммарная скорость ее движения относительно этого потока возрастает потому что сам поток, в свою очередь, движется ей навстречу. Ведь вертолет летит вперед. Соответственно растет и подъемная сила. (Для примера приведу пояснительный рисунок из «заслуженной» 🙂 книги об управлении вертолетом МИ-1.)
Изменение скоростей набегающего потока при вращении винта для вертолета МИ-1 (средние скорости полета).
У отступающей лопасти картина противоположная. От скорости набегающего потока отнимается скорость, с которой эта лопасть как бы от него «убегает» :-). В итоге имеем подъемную силу меньше. Получается серьезная разница сил на правой и левой стороне винта и отсюда явный переворачивающий момент. При таком положении вещей вертолет при попытке движения вперед будет иметь тенденцию к переворачиванию. Такие вещи имели место при первом опыте создания винтокрылых аппаратов.
Чтобы этого не происходило, конструктора применили одну хитрость. Дело в том, что лопасти несущего винта закреплены во втулке (это такой массивный узел, насаженный на выходной вал), но не жестко. Они с ней соединены с помощью специальных шарниров (или устройств, им подобных). Шарниры бывают трех видов: горизонтальные, вертикальные и осевые.
Силы, действующие на лопасть, подвешенную ко втулке винта на шарнирах.
Теперь посмотрим что же будет происходить с лопастью, которая подвешена к оси вращения на шарнирах. Итак, наша лопасть вращается с постоянной скоростью без каких-либо управляющих воздействий извне.
От 0º до 90º скорость обтекания лопасти растет, значит растет и подъемная сила. Но! Теперь лопасть подвешена на горизонтальном шарнире. В результате избыточной подъемной силы она, поворачиваясь в горизонтальном шарнире, начинает подниматься вверх ( специалисты говорят «делает взмах»). Одновременно из-за увеличения лобового сопротивления (ведь скорость обтекания возросла) лопасть отклоняется назад, отставая от вращения оси винта. Для этого как раз и служит вертикальный шарнир.
Однако при взмахе получается, что воздух относительно лопасти приобретает еще и некоторое движение вниз и, таким образом, угол атаки относительно набегающего потока уменьшается. То есть рост избыточной подъемной силы замедляется. На это замедление оказывает свое дополнительно влияние отсутствие управляющего воздействия. Это значит, что тяга автомата перекоса, присоединенная к лопасти, сохраняет свое положение неизменным, и лопасть, взмахивая, вынуждена поворачиваться в своем осевом шарнире, удерживаемая тягой и, тем самым, уменьшая свой установочный угол или угол атаки по отношению к набегающему потоку. (Картина происходящего на рисунке. Здесь У – это подъемная сила, Х – сила сопротивления, Vy – вертикальное движение воздуха, α – угол атаки.)
Картина изменения скорости и угла атаки набегающего потока при вращении лопасти несущего винта.
До точки 90º избыточная подъемная сила будет продолжать расти, однако из-за вышесказанного со все большим замедлением. После 90º эта сила будет уменьшаться, но из-за ее присутствия лопасть будет продолжать двигаться вверх, правда все медленнее. Максимальную высоту взмаха она достигнет уже несколько перевалив за точку 180º. Это происходит потому, что лопасть имеет определенный вес, и на нее действуют еще и силы инерции.
При дальнейшем вращении лопасть становится отступающей, и на нее действуют все те же процессы, но уже в обратном направлении. Величина подъемной силы падает и центробежная сила вместе с силой веса начинают опускать ее вниз. Однако при этом растут углы атаки для набегающего потока (теперь уже воздух движется вверх по отношению к лопасти), и растет установочный угол лопасти из-за неподвижности тяг автомата перекоса вертолета. Все происходящее поддерживает подъемную силу отступающей лопасти на необходимом уровне. Лопасть продолжает опускаться и минимальной высоты взмаха достигает уже где-то после точки 0º, опять же из-за сил инерции.
Таким образом, лопасти вертолета при вращении несущего винта как бы «машут» или еще говорят «порхают». Однако это порхание вы, так сказать, невооруженным взглядом вряд ли заметите. Подъем лопастей вверх (как и отклонение их назад в вертикальном шарнире) очень незначительны. Дело в том, что на лопасти оказывает очень сильное стабилизирующее воздействие центробежная сила. Подъемная сила, например, больше веса лопасти в 10 раз, а центробежная – в 100 раз. Именно центробежная сила превращает на первый взгляд «мягкую» гнущуюся в неподвижном положении лопасть в жесткий, прочный и отлично работающий элемент несущего винта вертолета.
Однако несмотря на свою незначительность вертикальное отклонение лопастей присутствует, и несущий винт при вращении описывает конус, правда очень пологий. Основание этого конуса и есть плоскость вращения винта.
Силы, действующие на вертолет.
Теперь главная мысль :-). В известной статье я уже говорил, что для придания вертолету поступательного движения нужно эту плоскость наклонить, дабы появилась горизонтальная составляющая полной аэродинамической силы, то есть горизонтальная тяга винта. Иначе говоря, нужно наклонить весь воображаемый конус вращения винта. Если вертолету нужно двигаться вперед, значит конус должен быть наклонен вперед.
Исходя из описания движения лопасти при вращении винта, это означает, что лопасть в положении 180º должна опуститься, а в положении 0º (360º) должна подняться. То есть в точке 180º подъемная сила должна уменьшиться, а в точке 0º(360º) увеличиться. А это в свою очередь можно сделать уменьшив установочный угол лопасти в точке 180º и увеличив его в точке 0º (360º). Аналогичные вещи должны происходить при движении вертолета в других направлениях. Только при этом, естественно, аналогичные изменения положения лопастей будут происходить в других угловых точках.
Понятно, что в промежуточных углах поворота винта между указанными точками установочные углы лопасти должны занимать промежуточные положения, то есть угол установки лопасти меняется при ее движении по кругу постепенно, циклично.Он так и называется циклический угол установки лопасти (циклический шаг винта). Я выделяю это название потому, что существует еще и общий шаг винта (общий угол установки лопастей). Он изменяется одновременно на всех лопастях на одинаковую величину. Обычно это делается для увеличения общей подъемной силы несущего винта.
Такие действия как раз и выполняет автомат перекоса вертолета. Он изменяет угол установки лопастей несущего винта (шаг винта), вращая их в осевых шарнирах посредством присоединенных к ним тяг. Обычно всегда присутствуют два канала управления: по тангажу и по крену, а также канал изменения общего шага несущего винта.
Тангаж означает угловое положение летательного аппарата относительно его поперечной оси (нос вверх-вниз :-)), а крен, соответственно, относительно его продольной оси (наклон влево-вправо :-)).
Конструктивно автомат перекоса вертолета выполнен достаточно сложно, но пояснить его устройство вполне можно на примере аналогичного узла модели вертолета. Модельный автомат, конечно, устроен попроще своего старшего собрата, но принцип абсолютно тот же :-).
Автомат перекоса модели вертолета.
Это двухлопастной вертолет. Управление угловым положением каждой лопасти осуществляется через тяги 6. Эти тяги соединены с так называемой внутренней тарелкой 2 (из белого металла). Она вращается вместе с винтом и в установившемся режиме параллельна плоскости вращения винта. Но она может менять свое угловое положение (наклон), так как закреплена на оси винта через шаровую опору 3. При изменении своего наклона (углового положения) она воздействует на тяги 6, которые, в свою очередь, воздействуют на лопасти, поворачивая их в осевых шарнирах и меняя, тем самым, циклический шаг винта.
Внутренняя тарелка одновременно является внутренней обоймой подшипника, внешняя обойма которого – это внешняя тарелка винта 1. Она не вращается, но может менять свой наклон (угловое положение) под воздействием управления по каналу тангажа 4 и по каналу крена 5. Меняя свой наклон под воздействием управления внешняя тарелка меняет наклон внутренней тарелки и в итоге наклон плоскости вращения несущего винта. В итоге вертолет летит в нужном направлении :-).
Общий шаг винта меняется перемещением по оси винта внутренней тарелки 2 при помощи механизма 7. В этом случае угол установки меняется сразу на обеих лопастях.
Для более лучшего понимания помещаю еще несколько иллюстраций втулки винта с автоматом перекоса. Комментировать их нет смысла :-)…
Втулка винта с автоматом перекоса (схема).
Поворот лопасти в вертикальном шарнире втулки несущего винта.
Изменение общего шага винта, лопасти поворачиваются в осевых шарнирах.
Вот пожалуй и все. Как видите, принципиально все достаточно просто. Конечно в практическом плане автомат перекоса вертолета — агрегат сложный, включающий в себя различные специальные узлы и устройства.
Втулка несущего винта с автоматом перекоса вертолета МИ-2.
В одной из следующих статей мы этого коснемся, а также рассмотрим как же непосредственно управляется вертолет из кабины пилота с использованием автомата перекоса и специальных органов управления.
В заключение я предлагаю вам посмотреть два ролика, которые достаточно наглядно иллюстрируют работу автомата перекоса несущего винта. Полезного просмотра и до новых встреч :-)…
Фотографии кликабельны.
Интересная статья (я правда закончил когда-то вертолётный ШМАС и что такое автомат перекоса ещё помню:). Но у Вас ничего не сказано об угле опережения автомата перекоса. Я просто столкнулся, что на некоторых сайтах, объясняющих теорию для МОДЕЛЕЙ вертолётов, говорится, что угол опережения может доходить до 90 градусов. И объясняется это, не запаздыванием наклона плоскости вращения из-за инерции лопасти, а кориолисовой силой ?! Как примеры посмотрите на en.wikipedia.org/wiki/Swashplate_(helicopter); nkj.ru/archive/articles/8107/;rmodels.ru/art_vert/20009/ (смотрите Гироскопическая прецессия). Вы знаете о чем здесь идёт речь?
Да, конечно :-). Я знаю, что такое гироскопическая прецессия, и как она влияет на положение плоскости вращения винта, то есть вызывает ее дополнительное перемещение и поэтому известное запаздывание ее наклона из-за которого и имеет место, в конечном итоге, угол опережения автомата перекоса. Однако, я сознательно не включил это понятие в статью. Дело в том, что политика сайта такова, что я стараюсь максимально упрощать подаваемый материал. Вопрос автомата перекоса сам по себе не очень-то и прост, а вопрос прецессии гироскопа для многих вообще является камнем преткновения :-), особенно в пространственном воображении. В заголовке статьи написано «Общий принцип управления», поэтому я, так сказать, изложил самые основы. Считаю, что угол опережения АП в этой ситуации — это уже как дополнительная конструктивная особенность (достаточно, впрочем, важная). Кстати, показывая силы, воздействующие на лопасти, я ведь не указал кориолисовы силы. Тоже из соображений упрощения, хотя они конечно присутствуют.
Видимо в дальнейшем для некоторых такого рода «упрощенных» статей, мне все же придется писать что-то типа статей-продолжений или делать дополнения, потому что люди интересуются :-)…
Насчет угла опережения…. Его присутствие объясняется именно наличием запаздывания наклона плоскости вращения несущего винта из-за гироскопической прецессии, а не кориолисовыми силами. Эти силы вызывают движение лопасти в вертикальном шарнире (вперед и назад в зависимости от направления маха лопасти — вверх или вниз).
Очень даже понятно, спасибо за разъяснение:) Давно заметил, что модельки очень нервно реагируют на воздействия:)
Спасибо!
Добрый день.
Вы сказали, что у реального вертолёта всё сложнее, хотя, кажется мне, наоборот:) Не могли бы вы рассказать, для чего у игрушечных моделей ещё две маленькие лопасти? Как раз такой механизм изображён в вашей статье, на нём ешё две тяги уходят вверх, к этим лопастям. Если этот механизм меняет общий шаг (позиция 7), то как он это делает? Ведь у «больших» вертолётов это происходит по-другому?
Спасибо, за познавательную статью:)
:-)… Вообще-то моя действительная фраза такова: «Модельный автомат, конечно, устроен попроще своего старшего собрата, но принцип тот же». То есть я имел ввиду, что сам механизм, изображенный на рисунке принципиально повторяет автомат перекоса больших вертолетов, без отклонения в сторону модельных особенностей :-). Две вертикальные тяги идут в этом случае именно к основным лопастям. Просто этот механизм (именно в части, изображенной на рисунке) удобен для объяснения действия узлов. На большом вертолете он все же посложней будет и в плане количества узлов и в плане материалов и технологии.
А что касается моделей вертолетов (особенно серьезных), то тут ситуация несколько иная. Аэродинамические силы, действующие на лопасти модели достаточно велики (относительно, конечно), а сами лопасти легки и резко реагируют на изменения аэродинамического обтекания. То есть модель обладает избыточно острой реакцией. Обычно для нормального управления требуется смягчение этой реакции, до определенного уровня, конечно. Для начинающих — один уровень, для профессионалов — другой. Чтобы этого добиться, к обычному автомату перекоса добавлена специальная система (система Белла-Хиллера, бывает и по отдельности Белла и Хиллера, но реже :-)), частью которой является сервоось (или флайбар) со специальными серволопатками на концах. Это те самые «маленькие лопасти», о которых Вы спрашивали. Воздействие на основные лопасти в системе Белла-Хилера передается частично напрямую от автомата перекоса, а частично через сервоось. Соотношение этих частей формирует время отклика вертолета на управление (реакцию), его устойчивость. Сама сервоось по сути дела представляет собой гироскоп, а лопатки подбираются по массе, толщине, удлинению, но в создании подъемной силы, понятно, не участвуют. И, если уж говорить строго, к автомату перекоса они отношения не имеют.
Ну вот примерно так… Не знаю, насколько Вам было понятно, но здесь вообще-то надо писать более подробно, в комментарии всего не напишешь. Материала, думаю, на целую статью хватит. Наверное соберусь, да напишу об этом :-)…. Точно напишу :-)…
Добавлю :-)… Со всеми этими «системами» голова модели вертолета действительно кажется сложнее, по крайней мере внешне…
Спасибо! Вас и Всех участников форума с Наступающим Новым годом,крепкого здоровья всем,ну а кто конкретно занимается С.Л.А. удачно взлететь и мягкой посадки!!!
Спасибо.Извините что надоедаю Вам, я не просто так спрашиваю,уже пять лет строю одноместный вертолетик,правда без всяких чертежей,путем проб и ошибок и есть успехи.Мне нужно объяснять простым языком,так как плохо знаю термины. Я имел в виду вот что, я поднимаю или опускаю шаг-газ а перекос остается неизменным ,вообще не меняется,как попроще сделать этот механизм.У меня сделано так,если конечно поймете. На втулке А.П который сидит на несушем валу и вращается с валом, ниже тарелок посажен подшипник ,на нем корпус,естественно корпус зафиксирован чтобы не вращаться, это единое целое,я это называю А.П. Далее ,к этому корпусу подсоеденена тяга от шаг-газа, и от этого же корпуса уходит еще одна тяга вниз и соединяется с прямоугольной площадочкой ,эта площадочка с одной стороны прикреплена к раме на шарнирах а к другой стороне как раз закреплена эта тяга которая идет из корпуса подшипника, И так, при поднятии или опускании общего шага эта площадочка делает то же самое и на такую же высоту.Далее, к этой площадке ГОРИЗОНТАЛЬНО подходят две тяги от ручки, и через Г образные шарниры уходят на верх к неподвижной тарелке А.П. Поэтому при поднятии опускании общего шага весь этот механизм ходит вместе и перекос остается неизменным без воздействия ручкой.Вот что я имел в виду. Хотя этот механизм работает неплохо ,хотел знать нет ли что попроще и в одном узле.С уважением Азат.Оренб.обл.
Азат, я о Вас не забыл :-). Прошу прощения за задержку. У меня тут некоторые проблемы были со временем, поэтому сайтом мало занимался. Я в ближайшие дни отвечу Вам на Ваш емэйл, надеюсь разберусь в конструкции :-).
С наступающим Вас Новым годом! Удачи и добра в Новом году!
У меня вопрос немного другого плана. Сейчас с утилизацией автомашин остается огромное количество запчастей, а конкретно, двигателей. Я беру простой двигатель от ВАЗ-2101, простой, с хорошими тяговыми свойствами, достаточно экономичный. Я пытаюсь сподвигнуть друга, технически грамотного, на создание летательного аппарата, маленький самолет (или вертолет), или хотя бы аэросани . В армии я учился 4 месяца в г.Троицк Челябинской области, в ТАТУ ГА, изучали аэросани КА-30 и А-3. Самым сложным в этой ситуации я нахожу изготовление винта и даже не знаю, продаются ли готовые. Что бы Вы посоветовали нам в данной ситуации ??
Петр Иванович, где сейчас живете? могли бы обмениваться инфой или объединить усилия. Я сам живу около Челябинска, еще в школе мы с другом строили аэросани, винт я делал из березы. Построили аэрокаляску, было лето, на базе двс д6 от велосипеда и 2 великов, а потом аэросани на базе двух спаренных пускачах от трактора, винт тоже из березы, дальше творить помешала армия а затем институт, семья… Имею вот такую сумасшедшую мечту изготовить вертолет… Тут думаю винтик из березы не покатит, но вроде как на трубном нашем лопасти катают…если что можно и в личку bizjevs@mail.ru
Вот класс! Вот это мне нравится :-). Хорошо, когда единомышленники благодаря сайту друг друга находят. Чувствуется польза….
Прошу прощения за поздний ответ….
Насчет винта, пожалуй, с Вами согласен. По поводу продажи готовых — вряд ли, разве что на готовый известный двигатель. У вас движок иного рода. Но вот, что называется, «по горячему»… Мне в комментариях написал Сергей (похоже он из Минска). Он занимается винтами. Правда для авиамоделизма, но там видимо все серьезно. И теория, и собственная разработка и расчет с «продувкой» (компьютерная программа) и изготовление. Свяжитесь с ним, возможно Вы там найдете для себя полезное. Его сайт el-aero.ru (указываю без www, дабы свой сайт ссылками не грузить). Там в разделе «о себе» есть все их координаты. Удачи…
Если найду для Вас еще что-либо интересное, напишу…
да там щелевой винт стоял на а3 позже вроде даже тандемный ставили можно купит а3 целиком ..много где продают правда не на ходу
Здравствуйте. Вот если бы Вы попроще,доходчиво объяснили самую простую схему управления А.П. т.е.при изменении общего шага не меняется перекос. На рисунках понять не могу.
Прошу прощения за задержку… Если я правильно понял Ваш вопрос, то визуально ответ на него (изменение общего шага без изменения циклического) можно посмотреть на втором видеоролике в этой статье. Примерно с 15-й секунды по 38-ю (камера 1) — это изменение общего шага без перекоса винта. Тоже самое, только с другой позиции на других камерах (в ролике). Это автомат перекоса реального вертолета. Посмотрите внимательно (весь ролик), там нет ничего сложного. Синего цвета — это тарелка автомата перекоса. Она может «ползать» вдоль оси винта вверх-вниз на специальной втулке, надетой на эту ось, это видно на кадрах ролика. Вот это самое «вверх вниз» и есть изменение общего шага через тяги. Тяги горизонтальных шарниров, с помощью которых непосредственно меняется шаг винта (установка лопастей) — кремового цвета. Они соединены с тарелкой и передвигаются вверх-вниз, когда вся синяя тарелка тоже двигается вверх-вниз по оси. То есть каждая тяга передвигается вверх-вниз на одинаковое расстояние, равное перемещению тарелки вверх-вниз по оси винта, причем в не зависимости от того, перекошена тарелка или нет. То есть каждая лопасть поворачивается в горизонтальном шарнире тоже на одинаковую постоянную величину. Это и есть изменение общего шага…. Надеюсь, я ответил на Ваш вопрос :-). Если что-то все же не ясно, пишите — разберемся…
Юрий, очень интересная статья, я как любитель авиации, давно задавался вопросом работы автомата перекоса, и только прочитав Вашу статью, понял всё-таки как он работает! Кстати, сам занимаюсь авиамоделизмом, но меня больше привлекают самолёты, хотя вертолётами тоже интересуюсь. Надеюсь на то что Вы и дальше будете опубликовывать новые интересные статьи про авиацию!
Рад, что нравится. Заходите :-). Вы, кстати, можете подписаться на обновления (если конечно уже не подписались), тогда будете в курсе, как появится что-то новое на сайте. А новое, конечно, будет. Насколько часто, прогнозировать не могу — туго со временем, но писать буду обязательно, тем более, что интересно самому :-). Вот как раз сегодня к концу дня планирую выпустить статью (большую :-), поэтому вожусь с ней долго) из серии «Дозаправка в воздухе».
Я, кстати, тоже больше самолетчик. Но вертолеты — это отдельная песня :-). Классные аппараты…
Всегда знал, что вертолет — адская машина, но не подозревал, что настолько. 🙂 Огромное спасибо за статью. Единственное, что осталось непонятно — в чем смысл вращения лопасти на вертикальном шарнире, того самого «отставания» наступающей лопасти от остальных лопастей. Мне можно объяснять сложно. Высшее математическое образование, формул не боюсь. 🙂 Заранее благодарен.
Не за что :-). Прошу прощения за задержку с ответом…
По поводу вертикального шарнира. Сложного, вобщем-то, ничего нет :-). Шарнир служит для, скажем так, уменьшения нагрузок на саму лопасть, как силовых, так и вибрационных. Лопасть в горизонтальной плоскости при движении вертолета испытывает воздействие переменных сил аэродинамического сопротивления. Для наступающей лопасти они больше (плюсуется скорость полета), для отступающей — наоборот (скорость полета минусуется). Кроме того при движении лопасти в горизонтальном шарнире (взмахах), то есть периодического изменения радиуса вращения центра масс лопасти относительно оси ротора, возникают силы Кориолиса, тоже переменные в зависимости от того вверх или вниз машет лопасть. Вертикальный шарнир снимает эти нагрузки с лопасти, позволяя ей колебаться в плоскости вращения винта. Эти колебания обычно гасятся в специальных демпферах (они есть на анимационной иллюстрации). Их нужно гасить для того, чтобы избежать явления земного резонанса. Земной резонанс — явление, когда из-за движения лопастей в вертикальных шарнирах их общий центр масс отклоняется от оси вращения ротора, из-за чего втулка винта может начать колебаться в плоскости вращения винта. Если эти колебания совпадают с собственными колебаниями вертолета (частота), стоящего на шасси, то возможен резонанс всей конструкции. Чревато ее разрушением :-)… Вот как-то так… Надеюсь не очень путано :-)…
Какова частота оборотов вала несущего винта, т.е. самого винта, и в каких пределах эта частота (оборот/мин) варьерируется (с учетом числа лопастей несущего винта)? Спасибо заранее!
Прошу прощения за задержку с ответом…. Теоретически диапазон частот вращения несущего винта может меняться где-то от 100 до 500 об/мин. но на практике для современных вертолетов держится в районе 200 об/мин. Например, МИ-8 — 192 об/мин, Ми-24 — 240 об/мин (старичок МИ-1 — 232 об/мин). Главное влияние на частоту вращения оказывает не число лопастей, а исключение сверхзвукового обтекания концов лопастей. Понятно, что чем лопасть длинней, тем частота ниже. Для Ка-32, например, частота будет порядка 272 об/мин., МИ-26 — 132 об/мин. Большее количество лопастей утяжеляет втулку несущего винта, но позволяет сократить его диаметр.
Уважаемый коллега,
Хочу создать 1-2 местный вертолет на рамочной основе с учетом закрытого фонаря кабины из композитного материала. Вертолет классической схемы, приблизительная взлетная масса около 470 кг, автомат перекоса жесткого типа, 3-ех лопастной винт, 4-ех поршневой бензиновый двигатель объемом 2,8 л . Кол-во лопастей из соображения уменьшения вибрации (почему и спрашивал о частоте вращения), а автомат перекоса с жестким соединением исходя из практичности аэродинамики в данном случае по сравнению с полужестким. Буду рад и признателен если поможете советами и консультациями по решению моей задачи.
Спасибо заранее!
С уважением, Георгий
Простите, что вмешиваюсь. Просветите, пожалуйста, разницу в автоматах перекоса с жёстким соединением и с полужёстким.
А я вот сам решил сделать эту механическую часть пока получается
Я так понимаю Вы делаете для модели. Занятие на самом деле увлекательное. Желаю удачи :-)…
Большое спасибо за доходчивый материал. Получается довольно сложная конструкция в расчетном и технологическом изготовлении. Спасибо конструкторам и техникам.
Не за что :-)… Заходите… А конструкция действительно сложная, но уже хорошо освоенная. Спецы (настоящие) у нас, слава богу, еще есть. Кстати, некоторые моделисты сами изготавливают узел автомата перекоса, в упрощенном, конечно, виде. Неплохо получается…
Я работаю на вертолетном заводе. Сотни раз видел колонку несущего винта и в сборе и в разобранном состоянии. Сам делаю многие детали для нее. Но принцип действия сей колонки не мог понять до сих пор, уяснил только сейчас. Большое спасибо за простой и доходчивый материал 🙂
Не за что :-)… Рад, что есть польза от моей писанины :-)… Заходите в гости, буду писать еще. Быть может найдете для себя что-нибудь интересное…
А работает ли автомат перекоса во время «зависания» вертолета на определенной высоте?
Вобщем-то он всегда в работе, пока работает двигатель и вращается винт :-). Просто во время висения общий и циклический шаг сохраняют постоянную величину, поэтому кинематика автомата перекоса тоже неподвижна (приблизительно, конечно)…
Большое спасибо за статью. Все стало понятно ))
Не за что :-)… Заходите… Вполне вероятно, что найдете еще что-нибудь интересное для себя…
Спасибо! Очень интересный материал! я вообще думал, что внутри вертолёта противовес ездит и наклоняет его =) Атут вот как всё просто…)
Не за что, Дмитрий :-)… Как известно, «все гениальное просто». А авиация и гениальность — две вещи, стоящие рядом, это уж точно :-)…
Заходите, буду рад. Можете подписаться на обновления сайта, тогда всегда будете в курсе всего нового, что появится на сайте.
Да в догонку, что при соосном расположении винтов(там где нет у вертолета задней балки о маленького винта), все равно используется автомат перекоса, хоть винты вращаются в противоположную сторону и как бы компенсируют разные подъемные силы. как то так не могу точно вспомнить.
Да, это точно… Автомат перекоса используют все современные вертолеты, вне зависимости от схемы несущего винта.
А зачем же при соосной схеме автомат перекоса? Получается, что моменты от отступающих и наступающих лопастей будут компенсироваться тем, что винты вращаются в разные стороны. Получается автомат перекоса нужен только для того, чтобы наклонить конус вперед для полета вперед? А не проще было просто поставить толкающий (ну или тянущий) винт?
Все верно. В этом и заключается главное предназначение автомата перекоса — движение вперед (ну и само собой в других направлениях). Винт, конечно, можно поставить, однако это уже не будет вертолет в обычном понимании этого слова. Так нововведение сразу повлечет за собой (навскидку :-)): значительное увеличение веса (дополнительный двигатель), значительное увеличение расхода топлива, увеличение лобового сопротивления (габаритные размеры), усложнение конструкции, снижение общей надежности и увеличение стоимости, возможные проблемы с управляемостью на малых скоростях…. Ну в общем где-то так… То есть это будет другой аппарат… Непонятно насколько жизнеспособный (съедающий, кстати, преимущества соосной схемы)…
Спасибо за ответ.
Я думаю, что такой аппарат действительно не имеет смысла, иначе бы его уже сделали. Мне просто было непонятно, почему.
А по поводу дополнительного двигателя — он не нужен, я ж почему предложил толкающий винт: мне казалось, что можно сделать толкающий маленький хвостовой винт из того, который при обычной (не соосной) схеме стоит перпендикулярно движению, к нему же привод от основного двигателя идет, насколько я понимаю.
В любом случае все те минусы, о которых я говорил, остаются. Если двигатель один, то это отбор мощности на толкающий винт. Что останется на несущий….? Совсем маленький винт не поставишь — скорость нужна. Плюс, кстати, особенности аэродинамики винта. Здесь ведь воздействие струи от несущего…. В общем с целесообразностью сложности :-)….
Здравствуйте.
За статью спасибо.
По поводу жизнеспособности машины с дополнительным толкающим винтом — прототип/демонстратор технологий уже построили, Sikorsky X2
http://raider.sikorsky.com/x2-basics.asp
сейчас строят уже прототип для армии.
http://raider.sikorsky.com/raider-overview.asp
Очень доходчиво объяснили, я сам в 80тых учился на радиотехническом в Калужском Авиа Техническом Училище, и нам в ознакомительных целях преподавали аэродинамику самолетов и вертолетов, я с тех пор еще помнил как работает автомат перекоса, очень хороший был преподаватель, и кажется моделька автомата перекоса у него была, по этому все отложилось.
Вот еще вы при этом не затронули по чему вертолет достаточно низкоскоростное устройство, и почему у малых вертолетов лопасти вращаются с бешенной скоростью, а огромных как граммпластинка, можно считать обороты винта. В этом случае чтобы окружная скорость у винтов(больших и маленьких) не привысила скорость звука на законцовке лопасти(поправьте если я не прав).
А насчет того что в реальном полете не видно работу автомата перекоса, я подскажу. Когда показывают в некоторых фильмах как вертолет с большой скоростью приближается к вам, то видно что с одной стороны лопасть как ус стремится в верх, а с другой стороны она параллельна горизонту. Много раз видел особенно про горы когда показывают, оператор находится примерно на одной высоте с вертолетом.
Да, Вы правы, вопроса сверхзвукового обтекания лопастей винта я в этой статье не касался. Это потому, что не совсем в тему :-). Немного коснулся этого в статье http://avia-simply.ru/pochemu-porshnevoj-dvigatel-ustupil-reaktivnomu/, когда упоминал о проблеме запирания воздушного винта. Но в целом, я думаю, надо мне сначала написать общую статью о сверхзвуке, а потом уже смело рассказывать о частных случаях (вертолетный винт, например). Все времени не хватает :-). Болезнь века, что называется. Но сделаю обязательно…
Насчет визуальной видимости наклона конуса вращения винта — это точно. Сам наблюдал это неоднократно. У нас на аэродроме полк МИ-24 (плюс МИ-8) стоял, так что насмотрелся :-). На самом деле очень красивое зрелище…
Да, время, время… Как это знакомо! Сколько проектов годами «висят» на различных стадиях проектирования-сборки! Сколько всего хочется сделать! Но где найти время на всё, да чтобы не в ущерб учёбе и работе…
Блин…… Какой интересный сайт. Я авиацией давно увлекаюсь, и если у меня возникают какие то вопросы в этой области, но смотрю интернет в основном википедию. Так вот минус ее в том, что там пишут литературным языком, и не во всем бывает разбираешься с первого раза. Например «автомат перекоса», в википедии я так и не понял принцип работы, пока не наткнулся на этот сайт. Никогда бы не подумал, что такая нелегкая тема будет так просто и интересно преподносится, а главное все понятно и очень емко. И еще наглядно можно посмотреть — ну просто шикарно!
Тоже самое могу сказать и про вопрос «реверса тяги». Получил полную и исчерпывающую информацию и еще потом ролики посмотрел, как это выглядит в действительности. Отлично!
Автору сайта большое уважение и огромное человеческое спасибо за такой ресурс!
Развивай и дальше этот сайт!
Рад, что Вам понравилось :-). Заглядывайте еще, наверняка найдете для себя кое-что интересное. Вы можете подписаться на обновления сайта. Тогда будете всегда в курсе всего нового…
Если правильно врубился-угол атаки лопастей при полете меняется автоматически за счет горизонтальных шарниров ну и разумеется сил? А где можно найти технологию расчета аппарата (масса-силовой агрегат-винт) и технологию изготовления винта? не задумывался о том что винтик в свободном полете! и всетки не укладывается в голове то, что если винт сделать совсем легким-он должен вспорхнуть не подняв вертолет!
Совершенно правильно врубились :-)… Шарниры, силы (аэродинамические, вес, центробежные и т.д.), плюс еще тяги автомата перекоса, корректирующие положение лопастей. Насчет легкого винта… Они должны поднимать вертолет вне зависимости от своего веса, точнее аэродинамическая сила (родственная подъемной) будет в любом случае, пока лопасть движется в потоке. Другое дело, что если веса нет совсем, то нет и центробежной силы, а это значит, что лопасть будет подниматься вверх (под действием аэродинамической подъемной силы), поворачиваясь в горизонтальном шарнире, пока не «схлопнется». Но это, конечно, в теории :-)…
Насчет источников расчетов и изготовления. Вопрос достаточно сложный и обширный… Не знаю даже что можно посоветовать конкретное. Вот такая книга, пожалуй, хороша: Юрьев Б. Н. Аэродинамический расчёт вертолётов. — М.: Государственное издательство оборонной промышленности, 1956. Вот по это ссылочке можно глянуть (скачать) насчет изготовления винта http://www.mirknig.com/knigi/technika/1181474318-tehnologiya-izgotovleniya-lopastey-vertoletov.html …. Вот так пока… Я постараюсь найти что-нибудь еще более удобоваримое, тогда вам сообщу….
Дааа, интуитивно, я думал что знаю принцип управления, но оказывается и рядом не стоял….спасибо просветили… думал все, что угодно, но то что лопасть меняет угол атаки за цикл-и в мыслях не было. да уж- все гениальное- просто. Век живи- век учись….
Не за что :-). В ближайшее время помещу статью о непосредственном управлении вертолетом пилотом из кабины. Вы можете подписаться на обновления сайта, всегда будете знать о появлении чего-либо для Вас интересного…
Понравился Ваш сайт! Интересная информация! Желаю удачи Вам и продвижения Вашему сайту!
Спасибо! И Вам удачи, Ольга!…
Оказывается просто меняется угол атаки каждой лопасти за период оборота в зависимости от направления по горизонтали и угол атаки всех лопастей в зависимости вверх-вниз. А я думал, что ось наклоняется и мощность вверх-вниз. Все очень понятно. Спасибо!
Вы абсолютно верно все поняли, Андрей :-). Определяющим является угол установки лопастей, а при изменении их общего шага еще меняется мощность двигателя ручкой «шаг-газ» из кабины пилота. Но об этом в одной из следующих статей. Заходите…
С первого взгляда (до прочтения статьи) все просто. После прочтения вопросов больше чем до ее прочтения. Но какое-то представление появилось.
А Вы задавайте вопросы, Светлана :-)… Может совместными усилиями привьем Вам любовь к технике :-). А если серьезно, то не все это так сложно, как кажется на первый взгляд.
Как все это сложно все-таки…
На самом деле не так все это сложно, особенно если влезать во все это с интересом :-)… Хотя тема, конечно, не из самых простых…