Втулки несущего винта (ВНВ) состоят из корпуса и рукавов подвески лопастей с шарнирами. Совершенство ВНВ во многом зависит от того, насколько удачно выбраны ее основные параметры. К числу таких параметров для шарнирных винтов прежде всего относятся:

Разнос горизонтальных и вертикальных шарниров;

Параметры, характеризующие кинематику НВ, т.е. определяющие характер изменения истинного угла установки лопасти от углов отклонения лопасти в плоскости взмаха, вращения Н, и коэффициента компенсатора взмаха к, ср ист= /((3 , £ , к) ;

Параметры, характеризующие нагруженность подшипниковых узлов втулки;

Параметры, определяющие демпфирующий момент относительно вертикального шарнира (Bill) Мg~ fg , £,).

Несущие винты вертолетов в зависимости от того, как в них осуществляется отклонение лопасти в плоскости взмаха, могут быть разделены на три основных типа:

С горизонтальными шарнирами (ГШ) (2.4.1, а-д);

С упругими элементами, выполняющими роль ГШ (2.4.1, е, ж);

Без ГШ или заменяющих их упругих элементов (2.4.1, з).

В последнем случае требуемая податливость достигается подбором соответствующих жесткостных характеристик комлевой части лопасти и осевого шарнира (ОШ) втулки.

Изменение угла установки лопасти чаще всего осуществляется за счет ее поворота в ОШ. В некоторых НВ второго типа ОШ отсутствует, а угол установки лопасти меняется за счет закручивания упругого элемента.

В практической деятельности вертолетных фирм используются кинематические схемы втулок с различным расположением шарниров относительно оси вращения НВ. Различным сочетанием шарниров достигается решение ряда конкретных задач динамики НВ и характера нагружения подшипников шарнирных узлов.

Увеличение разноса ГШ повышает эффективность управления и допускаемый диапазон центровок вертолета, но при этом растут изгибающие моменты на валу главного редуктора. Из опыта отечественного вертолетостроения следует, что целесообразно иметь минимальный разнос ГШ, а необходимые запасы управления получать за счет соответственного подбора диапазона отклонения автомата перекоса (АП). Такой подход позволяет создать наиболее компактную и легкую конструкцию втулки, Увеличение числа лопастей вызывает определенные трудности с размещением сочленений в одной плоскости, что заставляет увеличивать разнос ГШ. Главным фактором, определяющим минимально допустимый разнос ВШ втулок обычной схемы, является обеспечение восстанавливающего момента Мштт, создаваемого центробежными силами лопасти. Необходимо

учитывать, что Мвт зависит от угла взмаха лопасти р.

Обычно разнос ВШ можно подбирать из условия, что диапазон углов отклонения лопасти в плоскости вращения (авторотация - взлет) составляет 12-18°.

При правильном выборе кинематики в этом случае обеспечивается устойчивость лопасти относительно ВШ. Вынос ВШ при принятых максимальных углах отклонения лопасти в плоскости вращения так не может быть уменьшен и должен быть пропорциональным максимальному крутящему моменту. Переход на современные лопасти из КМ с ул= 6-7 вместо ул= 3,5-5, как на вертолетах предыдущих поколений, требует определенного увеличения выноса ВШ, необходимого для сохранения диапазона углов отклонения в плоскости вращения. Это, естественно, влечет за собой некоторое возрастание массы втулки НВ. Выносом ВШ достигается изменение частот колебания лопасти в плоскости вращения, что связано с отстройкой от «воздушного» и «земного» резонанса. Совмещение ГШ и ВШ в виде карданного узла обеспечивает равномерное нагружение подшипников ГШ на всех режимах полета вертолета (2.4.1, б).

При механическом приводе лопастей НВ через втулку передается крутящий момент М от двигателя. Втулка воспринимает аэродинамические Т и Q и инерционные силы Р и моменты, возникающие на лопастях НВ, и передает их на фюзеляж (2.4.2).

Масса рукава втулки пропорциональна центробежной силе лопасти и его длине. Следовательно, для снижения массы втулки целесообразно максимально уменьшить длину рукава. Этому препятствует ряд ограничений. Длину рукава нельзя сделать меньше суммарного размера максимально придвинутых к корпусу узлов шарниров. Кроме того, сокращение рукава, особенно для втулок многолопастных винтов, связано с трудностями компоновочного характера.

Существенно уменьшается длина рукава (при заданном I штт) на втулке с порядком следования шарниров «ГШ-ОШ-ВШ» (вертолет «Чинук», 2.4.1, в) и «ОШ-ГШ-ВШ» (вертолет «Флетиер», 2.4.1, г). Конструктивная компоновка втулки с совмещенными шарнирами приведена на 2.4.3 (вертолет S-58).

Основными показателями, характеризующими совершенство конструкции шарнирных втулок НВ, являются:

Несущая способность подшипников ГШ, ВШ и ОШ;

Уровень напряжений в деталях, подверженных действию переменных нагрузок;

Ресурс и возможность его дальнейшего увеличения;

Работоспособность демпферов;

Масса втулки;

Технологичность деталей и узлов;

Простота и удобство обслуживания.

Схема втулки - пятилопастная, с разнесенными и повернутыми горизонтальными шарнирами, с разнесенными вертикальными шарнирами, с осевыми шарнирами.

Конструкция втулки выполнена таким образом, что при взмахе лопасти относительно горизонтального шарнира на угол Y происходит уменьшение истинного угла установки лопасти на величину Z = KY . Коэффициент пропорциональности K называется коэффициентом компенсатора взмаха.

С целью уменьшения свеса лопастей и создания необходимых зазоров между лопастями и хвостовой балкой при малой частоте вращения несущего винта в конструкцию втулки введены центробежные ограничители свеса лопастей.

Рис. 3.4. Схема втулки несущего винта

Схема втулки представлена на рис.3.4. На рисунке обозначены:

1 Вал редуктора; 2 Нижнее кольцо; 3 Корпус втулки; 4 Верхнее кольцо; 5 Гайка; 6 Шлицы; 7 Палец вертикального шарнира; 8 Корпус осевого шарнира; 9 Цапфа осевого шарнира; 10 Тяга разворота лопасти; 11 Палец горизонтального шарнира; 12 Проушина; 13 Скоба; 14 Демпфер вертикального шарнира; 15 Кронштейн крепления демпфера; 16 Рычаг поворота лопасти.

lгш – Разнос горизонтальных шарниров;

lвш – Разнос вертикальных шарниров;

А – Точка крепления тяги автомата перекоса к поводку осевого шарнира;

Q – Аэродинамическая сила;

R – Равнодействующая сила;

Fцб – Центробежная сила.

Основные технические данные втулки:

§ разнос вертикальных шарниров 507мм;

§ смещение середины проушины горизонтального шарнира 45мм;

§ величина коэффициента компенсатора взмаха 0,5;

§ угол взмаха вверх от плоскости, перпендикулярной оси вращения относительно ГШ 24,5-25,5 0 ;

§ угол свеса вниз от плоскости, перпендикулярной оси вращения относительно ГШ:

При упоре на скобу 3 0 40¢-4 0 10¢;

При упоре на собачку ЦОС 1 0 40¢-2 0 .

§ угол поворота относительно вертикального шарнира:

По вращению 12 0 15¢-13 0 15 ¢ ;

Против вращения 10 0 50¢-11 0 10 ¢ .

§ частота вращения НВ, при которой срабатывает центробежный ограничитель свеса (ЦОС):

При разгоне 105-111 об / мин (52-55%);

При торможении 92-98 об / мин (45,5-48,5%).

§ угол наклона оси НВ (вперед) 4 0 20¢-4 0 30¢;

§ диаметр втулки НВ 1744мм;

§ масса втулки НВ 610кг.

Основными узлами втулки несущего винта являются:

1. Корпус втулки, имеющий пять проушин, лежащих в одной плоскости под углом 72 0 друг к другу.

2. Пять скоб, проушины которых в соединении с проушинами корпуса втулки с помощью пальцев и игольчатых подшипников образуют горизонтальные шарниры.

3. Пять цапф осевых шарниров, которые в соединении с проушинами скоб образуют вертикальные шарниры.

4. Пять корпусов осевых шарниров, смонтированных на цапфах осевых шарниров с помощью подшипников.

5. Рычаги поворота лопастей, смонтированные на корпусах осевых шарниров.

6. Центробежные ограничители свеса лопастей, смонтированные в проушинах скоб.

7. Гидродемпферы, служащие для гашения колебаний лопастей относительно вертикальных шарниров и подпитываемые гидросмесью из компенсационного бачка, уровень жидкости, в котором должен находиться между верхней риской и нижней кромкой колпака.

Примечание: Втулки несущего винта вертолетов типа Ми-171 оборудуются осевыми шарнирами с магнитной пробкой и смотровым стаканчиком. Масло в шарнире должно быть прозрачным (видна противоположная стенка стаканчика).

Рис.3.5. Шарниры втулки несущего винта

1 – Заправочное отверстие осевого шарнира; 2 – Заправочное отверстие горизонтального шарнира; 3 – Заправочное отверстие вертикального шарнира.

Уровень масла в шарнирах втулки (от кромки заливных отверстий):

v в горизонтальных шарнирах 30-40мм;

v в вертикальных шарнирах 25-35мм;

v в осевых шарнирах 15-20мм.

В течение летного дня допускается снижение уровня масла в шарнирах:

v в горизонтальных шарнирах на 20мм;

v в вертикальных шарнирах на 20мм;

v в осевых шарнирах на 15мм.

Основные детали втулки несущего винта

А. Корпус

Корпус втулки сочленяется с валом главного редуктора шлицами 6 и закрепляется на нем гайкой 5 . Затяжку гайки производят специальным тарировочным ключом. Корпус имеет пять проушин 12 , лежащих в одной плоскости под углом 72° друг к другу.

Б. Горизонтальные шарниры

Пять скоб втулки 13 (рис.4.6) в соединении с проушинами корпуса 12 с помощью пальцев 11 и игольчатых подшипников образуют горизонтальные шарниры. Смещение проушин горизонтальных шарниров а, выбрано таким образом, чтобы на основных режимах полета равнодействующая R аэродинамических Q и центробежных сил F цб лопасти была направлена примерно по середине горизонтального шарнира. Такая конструкция обеспечивает более равномерное распределение нагрузки между игольчатыми подшипниками ГШ и существенно повышает их долговечность. Принципиальное устройство горизонтального шарнира представлено на рис.4.7.

Рис.4.7. Горизонтальный шарнир втулки несущего винта

1 – Проушина корпуса втулки;

2 – Палец горизонтального шарнира;
3, 7 – Резиновые уплотнительные кольца;

4 – Игольчатые подшипники;
5 – Проушины скобы;

6 – Распорные кольца

В. Вертикальные шарниры

Пять цапф осевых шарниров 9 (рис.4.6) в соединении с проушинами скоб 13 с помощьюпальцев образуют вертикальные шарниры.

Г. Осевые шарниры

На втулке имеются пять корпусов осевых шарниров 8 (рис.4.6), смонтированных на цапфах 9 .

Конструкция осевого шарнира показана на рис.4.8.

Рис.4.8. Осевой шарнир втулки несущего винта

1 – Цапфа осевого шарнира; 2 – Резиновое уплотнительное кольцо;
3, 9 – Упорные гайки; 4, 8 – Шариковые подшипники; 5 – Заливная пробка; 6 – Корпус шарнира; 7 – Роликовый подшипник; 10 – Гребенка;
11, 12, 15 – Распорные втулки; 13 – Сливная пробка; 14 – Резиновая манжета; 16 – Смотровой стаканчик; 17 – Компенсатор давления в шарнире; 18 - Заглушка

Корпус осевого шарнира 6 имеет возможность проворачиваться относительно цапфы 1 на трех подшипниках. Два шариковых подшипника 4 и 8 воспринимают изгибающие моменты от лопасти, а роликовый 7 – центробежные силы.

На днище стакана осевого шарнира имеется "гребенка" 10 с проушинами для крепления лопасти. Шарнир оборудуется сливной магнитной пробкой 13 со смотровым стаканчиком 16 . Масло в шарнире должно быть прозрачным (видна противоположная стенка стаканчика).

На заливную пробку 5 устанавливается компенсатор давления 17 , за счет прогиба мембраны увеличивающий свой объем при повышении давления в шарнире.

В настоящее время, в соответствии с конструктивной доработкой, при изготовлении втулки в пустотелую цапфу ОШ устанавливается гофрированный резиновый «чулок», выполняющий функцию компенсатора давления (рис. 4.8а, поз. 17). Компенсатор давления в шарнире (поз.17, рис. 4.8) при этом демонтируется.

Рис.4.8а. Осевой шарнир модифицированной втулки несущего винта

17 – Резиновый чулок

Д. Рычаги поворота лопастей

Рычаги поворота лопастей смонтированы на корпусах осевых шарниров и крепятся к тягам 6 (рис.4.1) тарелки автомата перекоса.

Примечание: При выполнении целевых периодических осмотров рычагов поворота лопастей ИТС применять лупу семикратного увеличения.

от системы предупреждения появления трещин. Лопасти имеют большой ресурс, но весьма сложны в производстве.

Рисунок 16. Сечение многолонжеронной лопасти несущего винта.

1 – лонжероны, 2 – слои стеклоткани, 3 – сотовый заполнитель.

Композиционные лопасти. Композиционные лопасти, на сегодняшний день, являются самыми распространенными в мире. В России их применяют на вертолетах Ми-28, Ми-34, Ка-50 и др. Конструкции композиционных лопастей весьма многообразны. Сечения некоторых из них представлены на рисунке 17.

Достаточно простые лопасти подразумевают использование С–образного лонжерона и пористого (рисунок 17а) или сотового (рисунок 17б) заполнителя. Более сложные лопасти имеют многозамкнутый лонжерон и приклеенную хвостовой отсек. Пример сечения такого лонжерона показан на рисунке 17в, г, д. Промежуточные стенки, установленные в канале многозамкнутого лонжерона, увеличивают жесткость пустотелой лопасти. Такие лонжероны обладают высокой живучестью, так как при разрушении лонжерона в районе одной из полостей другие могут сохранять несущую способность. Хвостовой отсек лопасти, в настоящее время, чаще делается неразрезным, что значительно упрощает конструкцию.

В качестве материалов изготовления лонжеронов и лопастей используются угле, стекло, органопластики или их комбинации.

Рисунок 17. Сечение композиционных лопастей несущего винта.

а – вертолета ЕС145, б – ЕС332 МК2, в – Ка-50, г - ЕС225,

д - NH90.

1 – стеклопластиковый лонжерон, 2 – пористый заполнитель, 3 – углепластиковое покрытие, 4 – сотовый заполнитель.

2.6. Втулки несущих винтов

Втулка несущего винта вертолета осуществляет передачу крутящего момента от главного редуктора к лопастям несущего винта, при этом выполняя ряд других функций.

По способу крепления лопасти к валу, вращающему винт, несущие винты, можно подразделить на несколько типов.

Несущие винты с трехшарнирной подвеской лопастей (рисунок 18а) и втулкой с универсальным эластомерным подшипником (рисунок 18д) применяются на вертолетах разных

классов. Винт с общим горизонтальным шарниром (рисунок 18б) весьма распространен на сверхлегких и легких вертолетах. В некоторых случаях применяются винты на кардане (рисунок 18в) и с жестким креплением лопастей (рисунок 18г).

Втулки несущего винта с трехшарнирным креплением лопастей широко применялись в вертолетостроении. В настоящее время их использование сокращается, и на новых аппаратах они, практически, не встречаются. В России такие втулки использовались на вертолетах Ми-2, Ми-24, Ми-26 и др. Втулка имеет разнесенные горизонтальные (ГШ), вертикальные (ВШ) и осевые (ОШ) шарниры (рисунок 19). Подобное соединение лопасти дает ей возможность колебаться в нескольких плоскостях.

Рисунок 18. Типы несущих винтов.

а – с трехшарнирной подвеской лопастей; б – с общим горизонтальным шарниром; в – на кардане; г – с жестким креплением лопастей; д- с эластомерным подшипником.

1 – горизонтальный шарнир (ГШ), 2 – вертикальный шарнир (ВШ), 3 – осевой шарнир (ОШ), 4 – общий горизонтальный шарнир, 5 – кардан, 6 – эластомерный подшипник, 7- торсион.

Горизонтальные шарниры обеспечивают маховое движение (колебания в вертикальной плоскости) под действием пе-

ременных по азимуту аэродинамических сил. Вертикальные шарниры позволяют лопастям совершать колебания в плоскости вращения. Эти колебания происходят под действием переменных сил лобового сопротивления и сил Кориолиса. Колебания лопастей относительно вертикального шарнира гасятся гидравлическими демпферами. Обычно демпферы соединяют подвижную и неподвижную часть лопасти.

Благодаря шарнирному креплению лопастей с корпусом втулки, значительно снижаются переменные напряжения в элементах несущего винта.

Осевые шарниры втулки предназначены для изменения углов установки лопастей. Для уменьшения угла установки лопасти при взмахе вверх и увеличения угла установки при движении ее вниз подбирают угол σ1 , образованный осью ГШ и отрезком, соединяющим центр ГШ с концом поводка рычага поворота лопасти.

Рисунок 19. Схема втулки с разнесёнными ГШ.

1- ось вала, 2- ГШ, 3- ВШ, 4-ОШ, 5- гидродемпфер, 6- поводок лопасти.

В некоторых случаях демпферы соединяют между собой подвижные части разных лопастей (рисунок 20), что упрощает конструкцию и облегчает вес несущей системы.

Рисунок 20. Схема карусельной установки демпфера. 1-лопасть, 2-демпфер, 3-ВШ.

Втулки с эластомерными подшипниками являются са-

мыми распространенными. Одна из разновидностей универсальной эластомерной шарнирной втулки представлена на рисунке 21.

Рисунок 21. Схема эластомерного шарнира втулки несущего винта.

1 - слой металла, 2 - слой резины, 3 - металлический стержень, соединяющийся с лопастью.

Принцип действия эластомерного подшипника основан на использовании свойств резины: подвергаться значительным деформациям при растяжении, сжатии и кручении.

Эластомерные подшипники представляют собой съемные блоки, состоящие из слоев резины и металла. Они не требуют смазки, уменьшают количество деталей втулки несущего винта, упрощают эксплуатацию и снижают стоимость. В связи с тем, что резина в подшипнике подвергается термомеханическому воздействию, она быстро стареет. Вследствие этого эластомерные подшипники обычно подлежат замене каждые 4 года.

Втулки с общим ГШ применяются на двухлопастных винтах. Лопасти жестко соединяются между собой. Подвеска на шарнире позволяет исключить влияние асимметрии обтекания.

Центробежные силы лопастей замыкаются на корпусе втулки и не нагружают подшипники, образующие ось ГШ. Для разгрузки комля лопасти от изгибающего момента имеют небольшой конструктивный угол конусности а0 =2…6°. К достоинствам втулок с общим ГШ следует отнести: простоту конструкции втулки, малую массу. Недостатками таких винтов являются большие изгибающие моменты в комле лопасти и большой уровень вибрации на втулке двухлопастного винта, вызываемый второй гармоникой аэродинамических сил. Такая конструкция широко используется на легких и сверхлегких вертолетах для несущих и двухлопастных рулевых винтов.

Втулки на кардане также имеют жесткое крепление лопастей между собой. Втулка крепится к валу с помощью универсального шарнира (кардана). Горизонтальные шарниры заменены карданами. Центробежные силы лопастей замыкаются на корпусе втулки и не нагружают подшипники, образующие ось кардана. ОШ нагружены сильнее, чем у винтов с шарнирным креплением лопастей. Центр кардана для облегчения управления выносят наверх. Такая конструкция широко используется на втулках рулевых винтов.

Втулки с жестким креплением лопастей имеет простую конструкцию, однако в лопастях и валах создаются большие

изгибающие моменты, что приводит к утяжелению конструкции.

Существуют также втулки несущих винтов, рукава которых выполнены из упругих материалов, что позволяет лопастям совершать маховое движение в плоскостях тяги и вращение за счет упругости конструкционного материала. Это частично разгружает комлевую часть лопасти от изгибающих моментов.

2.7. Конструкция втулок несущих винтов

За последние годы конструкция втулок несущего винта претерпела существенные изменения в сторону упрощения.

Наиболее сложной является конструкция трехшарнирной втулки (рисунок 22). Ее корпус 1 обычно изготавливается из стали или титанового сплава. Он закреплен на валу главного редуктора посредством шлиц и центрируется верхним 2 и нижним 17 конусами. Верхнее конусное кольцо состоит из двух половин, а нижнее - разрезное. Сверху корпус закрепляется на валу гайкой. Середины проушин корпуса смещены от оси вращения несущего винта, что позволяет равномерно нагружать подшипники ГШ и ВШ. Проушины корпуса вместе со скобой 5 образуют корпус ГШ. На пальце ГШ 4 установлены внутренние кольца 3 игольчатых подшипников. Наружные кольца находятся в проушинах корпуса. Между кольцами установлены две шайбы, выполняющие роль упорных подшипников скольжения. Они воспринимают осевые усилия, возникающие при колебаниях лопасти относительно ВШ. Между шайбами и внутренними кольцами имеется упорное кольцо. В качестве уплотнения ГШ используются резиновые армированные манжеты. К проушине пальца ГШ крепится шток демпфера ВШ. Для ограничения колебаний лопасти относительно ГШ на втулке имеются упоры. Верхние ограничители необходимы для предотвращения полного закидывания лопастей вверх при сильном ветре. Нижний ограничитель может изменять свое положение в зависимости от частоты вращения. Это вызвано тем, что допустимый угол свеса лопасти при неработающем

Рисунок 22. Конструкция втулки несущего винта.

1 - корпус втулки, 2 - верхний конус, 3 – внутреннее кольцо игольчатых подшипников, 4 – палец ГШ, 5- скоба, 6 – противовес, 7- цапфа ОШ, 8, 11шариковый радиальный подшипник, 9 – двухрядный роликовый подшипник, 10 – корпус ОШ, 12 – пружина, 13, 15 – пальцы, 14 – тяга, 16– собачка, 17 – нижний конус, 18 – рычаг поворота лопасти, 19 – валик рычага поворота лопасти, 20 – подшипник.

винте гораздо меньше, чем потребный угол маха лопасти вниз в полете. Поэтому на скобе имеются постоянные упоры и центробежный ограничитель свеса. Осевой шарнир образован соединением цапфы 7 и корпуса 10 ОШ. К цапфе крепится кронштейн, расположенный на цилиндре гидродемпфера. На хвостовике цапфы установлены подшипники ОШ: два шариковых радиальных 8, 11, которые воспринимают усилия от изгибающих моментов, действующих на лопасть, и упорный двухрядный роликовый 9, воспринимающий центробежную

силу лопасти. Гнезда сепаратора роликового подшипника развернуты под углом 50" к радиальному направлению. При таком расположении гнезд сепаратор не только колеблется, но и непрерывно вращается в одном направлении. В связи с этим ролики постоянно мигрируют и дорожки колец подшипника полностью участвуют в работе. В результате увеличиваются срок службы подшипников и ресурс ОШ. Корпус ОШ выполнен в виде стакана с проушинами для крепления лопасти. Скоба и цапфа образуют корпус ВШ, который конструктивно выполнен аналогично ГШ. Рычаг поворота 18 лопасти крепится болтами к корпусу ОШ. В цилиндрической полости на конце рычага на двухрядном радиально-упорном шарикоподшипнике и радиальном роликовом подшипнике установлен валик 19. В проушине валика на двух шарикоподшипниках 20 установлен палец, соединяющий рычаг поворота лопасти с тягой автомата перекоса.

Центробежный ограничитель (рисунок 23) смонтирован на нижней поверхности вертикального ограничителя 1 с помощью кронштейна 4 и сухаря 2. На кронштейн 4 на двух шариковых подшипниках установлен подвижный кронштейн 5. К нему крепится центробежный упор свеса 9 и две пластины 6, к которым крепится груз 7, состоящий из набора стальных шайб. Пружина 8 одним концом закреплена на кронштейне 4, а другим - за болт крепления груза 7. На малых частотах вращения несущих винтов зуб центробежного упора свеса 9 под действием пружины 8 находится, в зазоре между упорами корпуса втулки 10 и вертикального ограничителя 1, уменьшая, таким образом, свес лопасти.

Контактная поверхность упора 9 плотно прилегает к соответствующим поверхностям на корпусе 10 и вертикальном ограничителе 1. Подшипники ограничителя свеса посажены в корпус кронштейна 4 на резиновых втулках амортизаторах, что разгружает их от больших нагрузок.

При увеличении частоты вращения несущего винта грузы 7 под действием центробежной силы начинают преодолевать сопротивление пружины 8 и выводить зуб упора свеса 9 из за-

зора между упорами на корпусе 10 и вертикальном ограничителе 1.

Рисунок 23. Центробежный ограничитель свеса.

1 - вертикальный ограничитель, 2 - сухарь, 3 - болт, 4 - кронштейн, 5 - подвижный кронштейн, 6 - стальные пластины, 7 - груз, 8- пружина, 9 - упор свеса, 10 - корпус втулки.

При уменьшении частоты вращения несущего винта уменьшается центробежная сила груза 7 и упор 9 под действием пружины 8 возвращается в исходное положение. Таким образом, на рабочих частотах вращения несущего винта упор свеса 9 не препятствует маховому движению лопасти.

В конструкции втулок часто удается узлы навески лопасти совместить с вертикальным шарниром (рисунок 24). В этом случае лопасти непосредственно соединяются с демпфером вертикального шарнира. Конструкция при этом упрощается. Если же соединение с демпфером делается легкоразъемным, то лопасти, поворачиваясь относительно ВШ, могут быть сложены вручную вдоль хвостовой балки.

В настоящее время часто применяются осевые шарниры с торсионом (рисунок 25). Обычно торсион представляет собой набор металлических пластин, которые выдерживают растяги-

Несущий и рулевой винты

1. ВТУЛКА НЕСУЩЕГО ВИНТА.

Втулка несущего винта предназначена для передачи лопастям крутящего момента от главного редуктора, а также для восприятия и передачи на фюзеляж сил и моментов, возникающих на несущем винте.

Втулка несущего винта Ми-8Т пяти лопастная с разнесенными и повернутыми горизонтальными шарнирами, вертикальными шарнирами, компенсатором взмаха и центробежным ограничителем свеса.

Компенсатор взмаха служит для уменьшения амплитуды маховых движений лопастей и завала конуса несущего винта. Конструкция втулки выполнена, что при взмахе лопасти относительно горизонтального шарнира на угол? происходит изменение угла установки на величину??=-k?, где k – коэффициент компенсатора взмаха. Таким образом, при взмахе вверх установочный угол уменьшается, а при махе вниз – увеличивается.

Центробежный ограничитель свеса предназначен для предотвращения ударов лопастей об элементы конструкции планера при малых оборотах несущего винта.

Основные технические данные:

Разнос горизонтального шарнира 220 мм.

Разнос вертикального шарнира 507 мм.

Смещение горизонтального шарнира 45 мм.

Величина коэффициента

компенсатора взмаха 0,5

Максимальный угол взмаха вверх 25? ± 30"

Угол взмаха вниз (свеса от плоскости,

перпендикулярной оси вращения НВ):

При упоре на скобу 3°40"...4? ± 10";

При упоре на собачку 1? 40" ± 20"

Углы поворота относительно ВШ:

Вперёд по вращению 13? ± 15"

Назад против вращения 11? ± 10"

Угол наклона оси НВ вперёд 4? 20" ± 10"

Диаметр втулки НВ 1744мм.

Высота 321 мм.

Масса втулки (сухая) 610 кг

Смазка составных частей втулки:

1). Горизонтальный и вертикальный шарниры:

Масло ТС-ГИП при атмосферной температуре Т H выше +5° С;

ТС-ГИП и? АМГ (СМ-9) при Т H = -50 ? +5° С.

2). Осевой шарнир:

МС-20 при Т H выше +5°С (допускается кратковременное до 10 суток снижение Т H до -10°С);

ВНИИ НП-25 (СМ-10) при устойчивых низких Т H =-50 ? +5 °С (допускается кратковременное до 10 суток повышение Т H до +10 °С);

Втулка несущего винта включает в себя основные конструктивные узлы:

Корпус втулки;

Корпусы осевых шарниров;

Рычаги поворота лопастей;

ЦОС (в проушинах скоб);

Гидравлические демпферы ВШ.

Корпус втулки изготовлен из высокопрочной легированной стали. Представляет собой литую деталь с внутренними эвольвентными шлицами для установки на вал главного редуктора. На валу корпус центрируется двумя конусами: нижним – бронзовым разрезным и верхним – стальным, состоящим из двух половин. Шлицы смазываются смазкой НК?50. Весь пакет стягивается гайкой при помощи специального гидравлического ключа и контрится штифтами.

Корпус имеет пять (по количеству лопастей) широких проушин, лежащих в одной плоскости под углом 72? друг к другу. Середины проушин смещены по направлению вращения на 45 мм вдоль оси горизонтального шарнира. Проушины в соединении со скобой образуют горизонтальные шарниры. Для заправки и слива масла из шарнира в корпусе втулки имеются отверстия, закрываемые пробками. Верхние пробки используется также как ушки при снятии втулки.

В верхней части корпуса имеется фланец, к которому шпильками крепится бачок гидродемпферов вертикальных шарниров, а в нижней части – отверстие под штифт фиксации кронштейна серьги поводка тарелки автомата перекоса.

На каждой проушине выполнены приливы, образующие с приливами скоб верхние и нижние упоры, которые ограничивают маховые движения лопастей. Нижние упоры выполнены съемными, что позволяет производить их замену в эксплуатации в случае появления дефектов (наклепа).

Скоба представляет собой литую деталь коробчатого сечения с двумя парами взаимно-перпендикулярных площадок. Площадки-проушины предназначены для соединения скобы с корпусом втулки и с цапфой осевого шарнира. Соединение с корпусом втулки образует горизонтальный шарнир, а с цапфой - вертикальный шарнир. Внутри скобы монтируются детали центробежного ограничителя свеса, а в нижней её части выполнены проушины для оси собачки центробежного ограничителя свеса.

Цапфа осевого шарнира представляет собой стальную поковку, состоящую из головки и хвостовика с резьбовым участком на конце. В головке имеется центральная расточка для монтажа подшипников вертикального шарнира. Кроме того, на головке выполнены упоры, ограничивающие колебания лопастей в плоскости вращения и два кронштейна для крепления демпфера вертикального шарнира. На хвостовике монтируются и затем стягиваются гайкой детали осевого шарнира.

Горизонтальный шарнир предназначен для разгрузки комлевой части лопасти от переменного изгибающего момента путём обеспечения возможности колебаний лопасти в вертикальной плоскости.

Горизонтальный шарнир образован сочленением проушин корпуса втулки и вертикальными проушинами скобы. В конструкцию входят также:

Два игольчатых подшипника;

Упорное кольцо;

Две бронзовые шайбы;

Детали уплотнения.

В проушине корпуса устанавливаются наружные обоймы игольчатых подшипников и закрепляются гайками. Между наружными обоймами помещены две бронзовые шайбы, между которыми установлено стальное упорное кольцо. Бронзовые шайбы выполняют роль подшипников скольжения, передавая осевые усилия, которые возникают при отклонении лопасти от направления, перпендикулярного оси горизонтального шарнира.

Осевая фиксация: палец горизонтального шарнира упирается в стенку проушины скобы разрезным закладным кольцом, а с другой стороны фиксируется гайкой и от проворачивания – сегментной шпонкой.

На пальце устанавливаются внутренние обоймы игольчатых подшипников и хромированные кольца, по которым работают армированные манжеты. Игольчатые подшипники воспринимают наибольшие по величине нагрузки от действия центробежных сил лопасти.

Рис. 26 Втулка несущего винта.

1-гайка вала; 2-верхний конус; 3-бачок гидродемпфера; 4,17,25-пробка; 5-корпус втулки; 6-скоба; 7,28,73-упорное кольцо; 8,74-бронзовая шайба; 9-цапфа осевого шарнира; 10,31,59,63,67,82,71-гайка; 11,72-наружная обойма подшипника; 12,69-внутренняя обойма подшипника; 13,18-кольцо; 14,20,40, 62,70-уплотнительное кольцо; 15-палец вертикального шарнира; 16-стакан; 19,38,64-манжета; 22-гайка корпуса осевого шарнира; 23-маслоотражающее кольцо; 24,30-радиальный шарикоподшипник; 26,79,80-распорная втулка; 27-двухрядный роликовый подшипник; 29-корпус осевого шарнира; 32-стопор; 36-шайба; 37-заглушка; 39-гайка пальца вертикального шарнира; 41-пружи-на; 42-противовес; 43,56,83-пресс-масленка; 44-ось собачки; 45-собачка; 46-упор; 47-нижний конус; 48,49-контровочная пластина; 50-винт контровочной пластины; 51-контровочный штифт; 52-закладное кольцо; 53-серьга; 33,34-регулировочное кольцо; 35-тарельчатая пружина; 54,60-игольчатый подшипник; 55-палец; 57-палец серьги; 58-гидродемпфер; 61-кронштейн; 65-кольцо горизонтального шарнира; 66-шпонка; 68-палец горизонтального шарнира; 75,81-шарикоподшипник; 76-валик рычага поворота лопасти; 77-крышка; 78-роликовый подшипник; 84-рычаг поворота лопасти; 85-болт; 86-втулка.

Герметизация полостей подшипников осуществляется резиновыми уплотнительными кольцами и армированными манжетами. Циркуляция масла осуществляется с помощью специальных проточек под действием центробежных сил. В заливной пробке может быть установлен компенсатор давления, который при увеличении давления масла в шарнире (при увеличении температуры) предотвращает выбивания масла через уплотнения благодаря резиновому рабочему элементу.

С одной стороны палец с помощью игольчатого подшипника соединяется с серьгой гидродемпфера. Здесь же, со стороны серьги, для защиты внутренней полости пальца от попадания влаги в палец вставлена резиновая заглушка. С другой стороны на палец устанавливается пробка с ушком для подсоединения струбцины фиксации лопастей на стоянке.

Вертикальный шарнир служит для разгрузки комлевой части лопасти от переменных изгибающих моментов путём обеспечения возможности лопасти совершать колебания в плоскости вращения.

Вертикальный шарнир образован сочленением горизонтальных проушин скобы и цапфы осевого шарнира. Конструкция вертикального шарнира принципиально аналогична горизонтальному. В цилиндрической полости головной части цапфы монтируются два игольчатых подшипника, состоящие из наружных и внутренних обойм с набором игл. Наружные обоймы крепятся к цапфе, внутренние - надеты на палец. Для восприятия осевых усилий предусмотрены бронзовые шайбы, расположенные между торцами наружных обойм и упорным кольцом.

Внутри пустотелого пальца находится стакан. Стакан имеет радиальные отверстия и закреплен в верхней части пальца. На палец наворачивается пробка, которая закрывает отверстие для заправки в шарнир масла. К игольчатым подшипникам масло поступает через отверстия стакана, сверления в пальце и во внутренних обоймах подшипника. Уплотнениями шарнира являются резиновые кольца.

Рис. 27 Осевой шарнир.

1-Компенсатор давления; 2-Пробка; 3-Стаканчик; 4-Магнитная пробка.

В нижнюю часть стакана ввёрнута маслёнка, через которую при первичной заправке (при сборке) в вертикальный шарнир зашприцовывается масло. При шприцевании масло поступает к игольчатым подшипникам, вытесняя воздух из шарнира через перепускной клапан, расположенный в упоре цапфы. Дозаправка маслом производится непосредственно в стакан через заливную пробку.

Осевой шарнир предназначен для обеспечения изменения углов установки лопастей.

Осевой шарнир образован соединением цапфы и корпуса осевого шарнира.

В головной части цапфы выполнены два фланца крепления кронштейнов гидродемпфера. Здесь же имеются приливы-упоры, которые ограничивают поворот лопастей вокруг оси вертикального шарнира. Внутренняя цилиндрическая полость головной части служит для монтажа игольчатых подшипников вертикального шарнира.

Цапфа имеет хвостовик с резьбовым участком на конце. На хвостовике цапфы установлены и закреплены подшипники осевого шарнира. Упорный роликовый предназначен для восприятия центробежной силы и два шариковых радиальных – для восприятия, передающихся от лопасти, изгибающих моментов.

При сборке на хвостовик цапфы последовательно надеваются:

Гайка корпуса осевого шарнира с манжетами;

Сепаратор с двумя рядами роликов;

Упорное кольцо;

Маслоотражающее кольцо;

Радиальный шарикоподшипник;

Радиальный шарикоподшипник;

Гайка цапфы.

Распорная втулка;

Гайка цапфы стягивает весь собранный пакет и контрится стопорным кольцом.

В корпус осевого шарнира при сборке сначала устанавливают регулировочное кольцо с двумя тарельчатыми пружинами и защитной шайбой (для предварительного натяга подшипников), затем вставляют хвостовик с деталями, после чего весь узел затягивается гайкой корпуса, которая контрится пластиной.

Уплотнение осевого шарнира осуществляется резиновыми кольцами и манжетами.

Гнёзда сепаратора роликового подшипника располагаются под углом? = 0°50" к радиальному направлению. Благодаря этому при циклическом изменении угла установки лопасти сепаратор вместе с колебательно-вращательными движениями лопасти медленно поворачивается в сторону наклона роликов. Полный оборот сепаратор совершает за 50?80 минут работы несущего винта при частоте колебаний 3?3,5 Гц (190?200 об/мин несущего винта) и угловой амплитуде колебаний 4,5?5°. Непрерывное вращение сепаратора способствует к тому, что беговые дорожки колец подшипника полностью участвуют в работе, а также сокращается число повторных напряжений, испытываемых отдельными участками дорожек качения. Этим обеспечивается долговечность подшипника, увеличивается ресурс осевых шарниров и втулки несущего винта в целом.

Корпус осевого шарнира выполнен в виде стакана, на днище которого имеется гребёнка с проушинами для крепления лопасти. На другом конце стакана имеется резьба под гайку и фланец, к которому четырьмя болтами крепится рычаг поворота лопасти. Болты разгружены от срезывающих усилий втулками. Конец рычага поворота имеет цилиндрическую полость, в которой на двухрядном шарикоподшипнике и роликовом подшипнике установлен валик, удерживаемый от своего смещения крышкой. В рычаг ввёрнута маслёнка для смазывания подшипников ЦИАТИМ-201. В проушине валика на двух подшипниках установлен палец, соединяющий рычаг поворота лопасти с тягой автомата перекоса. На корпусе имеются также:

Прозрачный стаканчик;

Сливная пробка;

Заливная пробка с компенсатором давления.

Компенсатор давления состоит из корпуса с отверстиями, крышки и мембраны. При увеличении внутри осевого шарнира температуры и давления масла его пары отжимают мембрану и выходят в атмосферу через отверстия в корпусе.

Демпфер вертикального шарнира.

Демпфер вертикального шарнира служит для гашения колебаний лопасти в плоскости вращения в целях предотвращения «земного резонанса», а также для исключения ударных нагрузок лопасти, возникающих при энергичной раскрутке несущего винта.

Демпфер гидравлического типа, принцип его работы заключается в поглощении энергии колебаний лопасти и рассеивании её в окружающей среде в виде тепла.

Демпфер вертикального шарнира состоит из следующих основных деталей:

Цилиндр; - амортизатор;

Крышка со стаканом; - компенсационный клапан;

Бронзовые втулки; - штуцеры;

Шток с поршнем; - детали уплотнения;

Перепускные клапана; - гофрированный чехол.

Корпус демпфера включает в себя цилиндр и крышку. Стальной цилиндр при помощи цапф и игольчатых подшипников крепится призонными болтами к кронштейнам, которые установлены на приливах цапфы осевого шарнира.

С одной стороны в днище цилиндра выполнено отверстие для прохода штока. С другой стороны цилиндр закрывается крышкой на девяти болтах. К крышке крепится стакан, закрывающий открытый конец штока. В днище цилиндра и в крышке запрессованы бронзовые втулки, по которым перемещается шток.

Шток выполнен заодно с поршнем, на котором установлены поршневые кольца. Поршень имеет восемь перепускных клапанов (четыре - в одну, четыре - в другую сторону). Каждый клапан включает в себя корпус клапана с гайкой, конус, седло и пружину. Пружина, упираясь в гайку, прижимает конус к седлу корпуса.

На резьбовой конец штока навёртывается корпус упора, к которому шестью болтами крепится амортизатор, состоящий из двух стальных пластин и привулканизированной к ним резины. Амортизатор служит для смягчения удара о задний ограничитель вертикального шарнира при запуске несущего винта.

Корпус упора с помощью серьги соединён с пальцем горизонтального шарнира. За корпус упора и цилиндр фиксируется гофрированный резиновый чехол, предохраняющий шток гидродемпфера от загрязнения. Уплотнение элементов конструкции обеспечивается резиновыми кольцами. Крышка гидродемпфера имеет прилив, в котором размещается компенсационный клапан, включающий в свою конструкцию три шарика (два больших и один маленький) и проточки. Проточки выполняют функции:

Через штуцер и шланги соединяют с демпфером компенсационный бачок;

Через просверленные в утолщениях стенок цилиндра каналы соединяются с обеими полостями цилиндра.

Компенсационный клапан обеспечивает пополнение внутренних полостей цилиндра рабочей жидкостью, а также отвод из них пузырьков воздуха.

Рис. 28 Демпфер вертикального шарнира

1,14,19-Бронзовые втулки; 2-Палец; 3,13,20,28-Уплотнительные кольца; 4-Заглушка; 5,7-Большие шарики; 6-Малый шарик; 8,16,27-Клапаны; 9-Пробка; 10-Стакан; 12-Штуцер; 15-Корпус клапана; 16-Конус; 17-Пружина; 18-Гайка; 21-Чехол; 22-Амортизатор; 23-Корпус упора; 24-Цилиндр; 25-Кольцо фторопластовое; 26-Кольцо поршневое; 29-Болт; 30-Крышка.

Бачок гидродемпфера, предназначенный для пополнения возможных утечек жидкости и дренажа компенсационной системы, установлен на втулке несущего винта на шпильках. Бачок литой конструкции из АЛ9 с приклеенным колпаком из органического стекла, что обеспечивает хорошую видимость наличия масла в баке. Доливка жидкости (гидравлическое масло АМГ-10) в бачок производится через имеющуюся на колпаке заливную горловину с крышкой. Уровень жидкости должен быть не выше риски на колпаке бачка и не ниже нижней кромки колпака.

Работа гидродемпфера:

При колебаниях лопасти в плоскости вращения цилиндр перемещается, и жидкость перетекает из одной полости в другую через калиброванные отверстия конусов перепускных клапанов. При этом возникают гидравлические сопротивления, которые гасят колебания лопасти.

Одновременно повышенное давление одной из полостей давит на большой шарик, прижимая его к седлу, при этом полость с компенсационным бачком разобщается. Большой шарик компенсационного клапана через маленький отжимает второй большой - это обеспечивает связь полости пониженного давления с компенсационным бачком.

С увеличением амплитуды колебаний лопасти относительно вертикального шарнира уменьшается рост усилия на штоке демпфера, что исключает недопустимый рост изгибных напряжений в комле лопасти. Это обеспечивается открытием перепускных клапанов при увеличении перепада давления в полостях цилиндра до 20?28 кгс/см?.

Центробежный ограничитель свеса.

Центробежный ограничитель свеса предназначен для предотвращения ударов лопастей несущего винта о хвостовую балку при малых частотах его вращения (раскрутка и останов несущего винта, стоянка вертолёта).

Упоры должны обеспечивать достаточные углы поворота относительно горизонтального шарнира при наклоне конуса несущего винта в процессе управления вертолётом, при этом лопасть не должна касаться упоров. Однако на остановленном несущем винте или при малых частотах его вращения лопасти имеют значительный прогиб под действием собственного веса из-за отсутствия растягивающей центробежной силы. Обеспечить необходимый зазор между концом лопасти и хвостовой балкой при малых частотах вращения несущего винта – задача центробежного ограничителя свеса (ЦОС).

Рис. 29 Центробежный ограничитель свеса.

1-Противовес; 2,5-Пальцы; 3-Пружина; 4-Тяга; 5-Собачка.

ЦОС размещён в скобе втулки несущего винта и конструктивно состоит:

Противовес с пружиной;

Собачка, которая выполняет функцию подвижного упора;

Палец – ось вращения собачки;

Тяга, которая соединяет противовес с собачкой.

При неработающем несущем винте и во время раскрутки его до 108 ±3 об/мин пружина удерживает противовес и собачку в положении, при котором лопасть находится на упоре: угол свеса составляет 1? 40". При достижении частоты вращения 108 об/мин противовес под действием центробежных сил начинает проворачиваться, растягивая пружину, и повёртывает собачку. При частоте 111 об/мин собачка полностью отходит от скобы: свес лопасти ограничивается только постоянными упорами, которые позволяют ей отклоняться вниз на 4?.

При падении оборотов НВ до 108 об/мин происходит обратное движение механизма и при 95 об/мин собачка возвращается в положение, соответствующее углу свеса лопасти 1? 40".

Частота несущего винта, при которой срабатывает ЦОС при раскрутке, выше, чем при его остановке благодаря изменению плеча приложения центробежной силы при повороте противовеса. За счёт этого процесс срабатывания происходит без замедлений, исключая тем самым удары о подвижный упор в его промежуточных положениях.

ЛОПАСТИ НЕСУЩЕГО ВИНТА.

Несущий винт предназначен для образования подъемной и движущей сил на всех режимах полета, а также для создания продольного и поперечного моментов управления вертолетом.

На вертолете Ми-8Т установлен пятилопастный несущий винт, который состоит из втулки и лопастей.

Втулка предназначена для крепления лопастей, передачи им вращения от главного редуктора, а также восприятия и передачи на фюзеляж аэродинамических и инерционных сил, возникающих на несущем винте. Втулка устанавливается на валу главного редуктора.

Лопасть несущего винта предназначена для создания подъемной силы.

Лопасти несущего винта крепятся к корпусу втулки, двумя болтами каждая, с помощью горизонтального, вертикального и осевого шарниров. Колебания лопастей относительно вертикального шарнира (в полости вращения) гасятся гидравлическими демпферами. Для защиты лопастей от обледенения они оборудованы электротепловыми противообледенительными устройствами. Кроме того, лопасти имеют пневматическую систему сигнализации повреждения лонжеронов.

Основные данные несущего винта:

Диаметр НВ 21,3 м.

Направление вращения по часовой стрелке (сверху).

Ометаемая НВ площадь 356 м?.

Коэффициент заполнения 0,0777.

Масса 1285 кг.

Основные технические данные:

Хорда лопасти 520 мм;

Форма лопасти в плане прямоугольная с геометрической круткой:

на конце лопасти (сечение № 22).

Масса лопасти 135 кг.

Профиль лопасти между сечениями 0…1 – NACA-230, 2…3 - NACA-230-12, между 4…22 до 50% хорды -NACA-230-11 увеличением его ординат от хорды по 1мм, а от 50 до 95% изменение ординат до 0 по линейному закону.

Конструктивно лопасть состоит из следующих основных элементов:

Лонжерон;

Двадцать один хвостовой отсек;

Наконечник;

Законцовка;

Противообледенительная система;

Система обнаружения повреждений лонжерона.

Лонжерон является основным силовым элементом лопасти, воспринимающим аэродинамические и массовые нагрузки, возникающие при изменении шага несущего винта.

Лонжерон представляет собой пустотелую балку с внутренним контуром постоянного сечения, выполненную из алюминиевого сплава АВТ?1 в форме носка лопасти в соответствии с теоретическим профилем. Поверхность лонжерона упрочняется методом наклепа стальными шариками на вибростенде. При этом глубина нагартованного слоя достигает 0,3?0,4 мм, что значительно увеличивает ресурс лопасти.

Рис. 22 Лопасть несущего винта.

а) Вид лопасти в плане; б) Комлевая часть лопасти; в) Сечение лопасти; г) Концевая часть лопасти.

1-штепсельный разъем; 2-наконечник; 3-зарядный вентиль с золотником; 4,12-заглушка; 5-сигна-лизатор давления; 6-болты крепления наконечника к лонжерону; 7-лонжерон; 8-отсек лопасти; 9-лампа контурного огня; 10-съемная часть законцовки; 11-пластины балансировочного груза; 13-герметик; 14-прижим; 15-винтовой упор; 16-противофлаттерный груз; 17-межотсечный вкладыш; 18-сотовый заполнитель.

Для увеличения жесткости конструкции верхняя и нижняя полки лонжерона имеют внутри плавные ребра утолщения. Первые из них от носка лонжерона используются как направляющие для установки противофлаттерных грузов.

Всего в каждую лопасть для получения необходимой поперечной центровки, что необходимо для увеличения критической скорости флаттера, в носок лонжерона между отсеками № 18 ? 22 вставлены восемь противовесов (противофлаттерных грузов) длиной 400 мм и массой около 1 кг каждый. Каждый противовес обрезинен, что позволяет плотно вставлять его по передним ребрам жесткости в полость лонжерона. Возникающие при вращении лопасти центробежные силы противовесов воспринимаются винтовым упором, ввернутым по резьбе внутрь концевой части лопасти.

Концевая часть лонжерона закрыта заглушкой, состоящей из двух половин (заглушка и прижим), между которыми находится герметик. При стягивании половин герметик выдавливается и герметизирует концевую часть лонжерона. На заглушке установлены 2 болта и 2 шпильки, на которых собираются пластины балансировочного груза.

Торец комлевой части лонжерона также закрыт крышкой, установленной на 9 болтах и герметизирован. На крышке установлен штепсельный разъем для подвода питания к нагревательным элементам противообледенительной системы лопасти и контурному огню, а также зарядный вентиль, предназначенный для накачки воздуха в полость лонжерона. На задней стенке лонжерона, около торца комлевой части установлен сигнализатор давления системы сигнализации повреждения лонжерона.

К торцевой крышке крепится винтами (и к лонжерону) крышка, закрывающая провода, проходящие к штепсельному разъему.

Система сигнализации повреждения лонжерона лопасти – пневматическая с визуальным сигнализатором давления. Система включает в себя заглушки, установленные по торцам лонжерона для герметизации внутренней полости, вентиль с золотником и сигнализатора давления.

Сигнализатор давления состоит:

Прозрачный плексигласовый колпачок;

Анероидный чувствительный элемент;

Цилиндрик красного цвета.

Анероидный чувствительный элемент представляет собой сильфон, внутри которого находится инертный газ – гелий с давлением 1,05 ? 1,1 кгс/см?.

В рабочем состоянии полость лонжерона находится под повышенным воздушным давлением: через зарядный вентиль закачивается ручным насосом воздух с давлением р лонж, которое должно быть на 0,15 кгс/см? больше давления р СПЛ начала срабатывания сигнализатора. Внутренняя полость корпуса сигнализатора сообщается с полостью лонжерона. При появлении трещин в лонжероне или нарушении его герметичности воздух стравливается, и давление в полости корпуса сигнализатора выравнивается с атмосферным. Силами упругости и внутреннего давления сильфон разжимается и выталкивает красный цилиндрик в зону видимости через плексигласовый колпачок.

Рис. 23 Сигнализатор давления лопасти.

1-плексигласовый колпачок; 2-цилиндрик; 3-герметик; 4-прокладка; 5-на-правляющее кольцо; 6-направляющая; 7-корпус; 8-анероидный чувствительный элемент; 9-заглушка.

Давление закачиваемого воздуха зависит от температуры Т Н и давления Р Н атмосферного воздуха и определяется по специальным монограммам и графикам. При температурах Т Н < -40°С давление воздуха в лонжероне р лонж должно превышать давление срабатывания сигнализатора р СПЛ на 0,25 кгс/см?.

Наконечник предназначен для крепления лопасти к втулке и состоит из гребенки и двух щек.

С помощью гребенки лопасть крепится к корпусу осевого шарнира двумя болтами с моментом затяжки 8…10 кгс·м.

К лонжерону наконечник крепится щеками с помощью 9 сквозных болтов и 12 (по 6 с каждой стороны) болтов с втулками. Втулки предназначены для разгрузки болтов от срезывающих усилий. Кроме того, в местах прохода сквозных болтов в целях исключения деформации лонжерона имеется текстолитовая распорка.

При установке наконечника на лонжерон наносится клеевая пленка МПФ-1, а торцы щек для предотвращения электрохимической коррозии промазываются герметиком ВИТЭФ-1НТ.

Для поперечной балансировки лопасти в носок лонжерона вставлен противовес (восемь брусков по 40 см и массой по 1 кг). Возникающие при вращении лопасти центробежные силы воспринимаются винтовым упором, установленным внутри лонжерона в концевой части лопасти.

Хвостовая часть лопасти образована отдельными отсеками. Всего лопасть включает 21 хвостовой отсек. Отсеки приклеиваются к задней кромке лонжерона и конструктивно совершенно одинаковы.

Каждый отсек состоит:

Обшивка;

Хвостовой стрингер;

Две нервюры;

Сотовый заполнитель.

Рис. 24 Хвостовой отсек лопасти.

Все составные элементы отсека склеиваются между собой клеем-пленкой ВК-3.

Нервюры изготавливаются из авиаля толщиной 0,4 мм. В местах стыковки нервюры к лонжерону спинка нервюры отогнута и представляет собой лапку, которая приклеивается к задней стенке лонжерона. Обшивка, толщиной 0,3 мм выполнена из авиаля, у хвостового стрингера не разрезана, а обогнута вокруг него. Сам стрингер – текстолитовый.

Сотовый заполнитель изготовлен из алюминиевой фольги толщиной 0,04 мм и образует шестигранные соты со стороны 5 мм. На отсеках № 16 и № 17 в районе хвостовых стрингеров, закреплены закрылки в виде пластин шириной 40 мм и толщиной 1,5 мм, служащие для регулирования соконусности лопастей несущего винта.

К задней стенке лонжерона отсек приклеен клеем-пленкой ВК-3.

Между собой отсеки не закреплены, но между ними для предотвращения перетекания воздуха вложены межотсечные вкладыши, выполненные либо из губчатой резины, либо в виде дюралевых обрезиненных коробочек.

Законцовка (концевой обтекатель) обеспечивает плавность обтекания концевой части лопасти.

Для монтажа лопастей

используют специальное

приспособление.

Концевой обтекатель состоит из несъемной и съемной частей. Несъемная часть приклеивается к нервюре последнего отсека. Съемная часть установлена на винтах, имеет вырез, закрытый плексигласовым фонарем и титановую усиливающую накладку. При снятой съемной части открывается доступ к узлу крепления балансировочных пластин (стальные для весовой балансировки) и к лампе контурного огня, установленной на кронштейне.

Противообледенительная система лопасти электротеплового действия. Нагревательная накладка состоит из:

Шесть слоев изолирующей стеклоткани;

Металлические нагревательные элементы;

Силовые провода;

Соединительные шинки;

Поверхностный антиабразивный слой резины.

Питание током нагревательных элементов осуществляется через штепсельный разъем, к которому присоединены силовые привода. Другим концом силовые привода подпаяны к шинкам нагревательных приборов. На носке каждой лопасти на участках длиной 5 м от конца приклеиваются разрезные металлические (нержавеющая сталь) оковки для защиты носка от абразивного износа. На оковку нанесен слой полиуретана толщиной 0,8…1 мм.

2. РУЛЕВОЙ ВИНТ

Рулевой винт предназначен для соз­дания силы тяги, момент которой от­носительно центра масс вертолета урав­новешивает реактивный момент несуще­го винта, а также обеспечивает путе­вой момент управления вертолетом.

При путевом равновесии вертолета момент силы тяги рулевого винта отно­сительно центра масс вертолета равен реактивному моменту несущего винта.

При уменьшении или увеличении ша­га рулевого винта, которое осуществ­ляется с помощью ножного управления, соответственно изменяется и тяга винта. Путевое равновесие вертолета наруша­ется, и вертолет разворачивается влево или вправо в зависимости от того, какой момент больше - реактивный момент несущего винта или момент тяги рулевого винта.

При полете на режиме самовраще­ния несущего винта, когда реактивный момент несущего винта отсутствует, на вертолет действует момент от сил тре­ния в опорах вала несущего винта, по направлению совпадающий с на­правлением вращения несущего винта. На этом режиме полета вертолета для путевого равновесия сила тяги ру­левого винта должна быть направлена в противоположную сторону, и момент ее относительно центра масс вертолета равен моменту сил трения в опорах вала несущего винта. Поэтому рулевой винт - реверсивный, может использоваться не только как толкающий ВИШ, но и как толкающий.

Рулевой винт является также орга­ном статической путевой устойчивости вертолета, так как в полете сметаемый винтом диск положительно влияет на устойчивость вертолета.

Для равномерного распределения тя­ги по диску, сметаемому рулевым вин­том в условиях косого обтекания, втул­ка винта имеет совмещенные горизон­тальные шарниры типа «кардан», что позволяет лопастям совершать махо­вые движения относительно плоскости вращения втулки. Однако в результате отклонения плоскости вращения руле­вого винта при маховых движениях лопастей появляется присущая просто­му кардану неравномерность вращения.

Наличие в конструкции втулки винта компенсатора взмаха с коэффициентом К- 1 приводит к уменьшению амплитуды маховых колебательных движений ло­пастей и, следовательно, снижает не­равномерность вращения рулевого вин­та. Для изменения шага лопастей втул­ка винта имеет осевые шарниры. При­вод рулевого винта производится от главного редуктора с помощью транс­миссии.

Лопасти рулевого винта имеют противообледенительное устройство электро­теплового действия, обеспечивающее нормальную работу винта в условиях обледенения. Направление вращения по часовой стрелке, если смотреть на вертолет со стороны рулевого винта.

Рулевой винт состоит из втулки и трех лопастей.

Основные технические данные

Диаметр винта, м...................................................... 3,908

Ометаемая площадь, м 2 ……………………………… 12

Коэффициент заполнения ……………………………… 0,135

Масса …………………………………………………… 121кг.

Втулка рулевого винта.

Втулка рулевого винта предназначена для крепления лопастей рулевого винта и сообщения им крутящего момента от вала хвостового редуктора, а также для восприятия аэродинамических сил и моментов, возникающих при изменении шага рулевого винта, и передачи их через редуктор на концевую балку.

Основные технические данные:

Тип втулки ……………………………………………………. карданная с совмещенным ГШ.

Направление вращения …………………………………... по часовой стрелке, если смотреть со стороны рулевого винта.

Коэффициент компенсатора

взмаха k ………………………………………………………… 1,0.

Углы отклонения втулки от

нейтрального положения:

К фланцу ступицы ……………………………………………. 10? ±10? ;

К крестовине поводка ………………………………………… 12? +20?/ -10? .

Полный диапазон углов поворота

лопасти относительно ОШ …………………………………….. 29? +1? 40?/ -1? ;

Наименьший угол …………………………………………... - 6? +1? 10?/ -50? ;

Наибольший угол ………………………………………….. 23? +30?/ -10? .

Втулка рулевого винта состоит из следующих основных узлов:

Ступица с фланцем крепления к валу хвостового редуктора;

Кардан, включающий в себя траверсу, корпус кардана и корпус втулки;

Осевые шарниры, обеспечивающие поворот лопастей при изменении шага рулевого винта;

Поводок с ползуном и тягами поворота лопастей.

Смазка втулки:

1). Осевой шарнир:

МС-20 при температурах наружного воздуха (Т H) выше +5 °С (допускается кратковременное до 10 суток снижение Т H до -10 °С);

МС-14 при Т H = -15 ? +5 °С (возможно СМ-12);

ВНИИ НП-25 (СМ-10) при устойчивых низких Т H =-50 ? +5°С (допускается кратковременное до 10 суток повышение Т H до +10°С);

ВО-12 всесезонно при Т H = -50 ? +50 °С с заменой через каждые 200 +10 часов наработки втулки.

2). Подшипники втулки смазываются через пресс-масленки смазкой ЦИАТИМ?201.

Ступица служит для крепления втулки к выходному валу хвостового редуктора и передачи крутящего момента на кардан рулевого винта.

Ступица втулки стальная, изготовлена за одно целое с фланцем, которым крепится фланцу выходного вала хвостового редуктора при помощи восьми болтов. Гайки болтов крепления затягиваются с моментом затяжки М З = 8 +3 кгс ·м.

На ступице установлены ограничитель взмаха и траверса, затянутые гайкой со стопорной шайбой.

Внутри ступицы имеются эвольвентные шлицы, по которым перемещается ползун. Направляющими ползуна являются две бронзовые втулки, запрессованные в расточках ступицы.

Смазка втулок и шлицевого соединения осуществляется ЦИАТИМ-201 через пресс-масленку, выполненную в гайке крепления траверсы. Смазка заправляется до тех пор, пока из предохранительного клапана, установленного во фланце ступицы, не пойдет свежая смазка.

Кардан предназначен для обеспечения махового движения лопастей относительно плоскости вращения рулевого винта, сообщения им крутящего момента, а также передачи на хвостовой редуктор силы тяги рулевого винта.

Кардан включает в себя, изготовленные из высоколегированных сталей:

Траверсу; - корпус кардана; - корпус втулки.

Рис. 30 Втулка рулевого винта.

1. Ползун; 2, 12. Бронзовая втулка; 3. Ступица; 4. Ограничитель взмаха; 5, 11, 31, 36. Гайка; 6, 32. Конический роликовый подшипник; 7, 38, 41 Регулировочное кольцо; 8, 33, 37. Стакан (корпус подшипника); 9, 40, 43. Армированная манжета; 10. Пресс-масленка; 13. Резиновый чехол; 15, 30. Крышка; 16, 27 Двухрядный шариковый подшипник; 17. Штифт; 18. Поводок; 19. Регулировочная тяга; 20. Сферический шарнирный подшипник; 21. Масляный бачок; 22. Болт; 23. Колпачок; 24. Пробка; 25. Специальный винт; 26. Колпачковая гайка; 28. Валик; 29. Игольчатый подшипник; 34. Корпус кардана; 35. Траверса; 39. Шайба; 42, 44. Уплотнительное кольцо; 45. Гайка корпуса осевого шарнира; 46. Насыпной роликовый подшипник; 47. Упорное кольцо; 48. Двухрядный роликовый подшипник с сепаратором; 49. Гайка цапфы; 50. Упорный роликовый подшипник; 51. Кольцо упорного подшипника; 52. Корпус осевого шарнира; 53. Корпус втулки.

Траверса имеет две цапфы, на которых при помощи гаек монтируются внутренние обоймы конических роликовых подшипников и регулировочные кольца. Регулировочные кольца обеспечивают необходимый предварительный натяг подшипников. Наружные обоймы подшипников запрессованы в стаканы. Стаканы смонтированы в цилиндрических проточках корпуса кардана. Полости подшипников защищены манжетами и закрыты крышками. Смазка подшипников производится ЦИАТИМ-201 через пресс-масленки, установленные в стаканах.

Корпус кардана выполнен в виде крестовины и также имеет две цапфы, которые расположены перпендикулярно цапфам траверсы. На этих цапфах смонтированы конические роликовые подшипники, наружные обоймы которых запрессованы в стаканах. В свою очередь стаканы установлены в расточках корпуса втулки и закреплены гайками. Полости стаканов уплотнены резиновыми армированными манжетами и закрыты крышками. Крышки имеют пресс-масленки, через которые ЦИАТИМ-201 производится смазка подшипников.

Корпус втулки имеет три цапфы, которые совместно с корпусами осевых шарниров образуют осевые шарниры втулки.

Кардан втулки является совмещенным горизонтальным шарниром и обеспечивает свободу отклонений корпуса втулки относительно плоскости вращения рулевого винта на угол в среднем ± 11? в любом направлении.

Осевой шарнир предназначен для обеспечения поворота лопастей РВ при изменении шага винта.

Осевой шарнир образован сочленением цапфы корпуса втулки и корпуса осевого шарнира.

Кроме того, в состав конструкции шарнира входят:

Гайка цапфы;

Кольцо упорного подшипника;

Упорный роликовый подшипник с сепаратором;

Двухрядный упорный подшипник с сепаратором;

Упорное кольцо;

Гайку корпуса осевого шарнира;

Насыпной роликовый подшипник;

Уплотнительные кольца;

Армированная манжета.

Узлы осевых шарниров монтируются на цапфах корпуса втулки. На цапфу напрессовано упорное кольцо, являющееся внутренней обоймой подшипника с насыпными цилиндрическими роликами. Подшипник воспринимает радиальные нагрузки, при этом качестве наружной обоймы выступает гайка корпуса осевого шарнира.

Беговыми дорожками двухрядного упорного подшипника являются цементированные торцы гаек цапфы и корпуса осевого шарнира. Он воспринимает основные по величине нагрузки от действия центробежных сил и большую часть изгибающих моментов. Гнезда сепаратора подшипника расположены под углом? = 0° 32? ±6? к линии радиусов, поэтому при качательном движении корпуса осевого шарнира на изменение шага рулевого винта сепаратор непрерывно вращается вокруг его оси. Вследствие этого поверхность беговых дорожек гаек изнашивается более равномерно, что позволяет значительно повысить надежность работы и ресурс осевого шарнира.

На гайке цапфы смонтирован также упорный подшипник с сепаратором, который совместно с кольцом выполняет функцию предварительного натяга узла осевого шарнира путем подбора толщины кольца.

Полость корпуса осевого шарнира защищена резиновой армированной манжетой и резиновыми кольцами. Манжета установлена в расточке гайки корпуса осевого шарнира и зафиксирована от осевого смещения пружинным кольцом.

Корпус осевого шарнира выполнен в виде стакана и имеет гребенку для крепления лопастей рулевого винта. На корпусе также выполнен прилив, в расточке которого на игольчатом и двухрядном шариковом подшипниках смонтирован валик поворота лопасти. Подшипники валика смазываются через пресс-масленку ЦИАТИМ-201.

К корпусу осевого шарнира специальным болтом (красного цвета) крепится масляный бачок с прозрачным контрольным стаканчиком для определения наличия масла в шарнире. На бачке и в корпусе имеются отверстия, закрытые желтыми пробками, используемые для слива масла и заправки осевого шарнира. Проверка уровня масла в шарнире производится по рискам на контрольном стаканчике, когда лопасть направлена вниз.

Узел поводка обеспечивает поворот лопастей рулевого винта в соответствии с управляющим воздействием от механизма изменения шага рулевого винта.

Узел включает в свой состав:

Поводок,

Регулируемые тяги.

Поводок напрессован на ползун и затянут гайкой, которая зафиксирована стопорной шайбой. Положение установочного шлица ползуна относительно поводка фиксируется штифтами.

В головке ползуна установлен двухрядный шариковый подшипник. Наружное кольцо подшипника через фланец корпуса манжеты прижат к торцу ползуна резьбовой крышкой. Внутреннее кольцо подшипника со втулкой крепится к штоку хвостового редуктора гайкой.

Для смазки подшипника ЦИАТИМ-201 на поводке имеется пресс-масленка, а на резьбовой крышке выполнен клапан предельного давления, через который выходит отработавшая смазка при ее замене.

Поводок имеет три рычага, оканчивающиеся вилками, в которые входят ушки тяг поворота лопастей. Тяга поворота лопасти состоит из ушка, стержня и вилки. Соединение ушка тяги с поводком осуществляется с помощью сферического самосмазывающегося подшипника. Выступающая из ступицы часть ползуна, между поводком и ступицей защищена резиновым гофрированным чехлом.

При изменении шага рулевого винта движением штока хвостового редуктора ползун перемещается и с помощью поводка и регулируемых тяг поворачивает осевой шарнир на заданный угол установки.

Лопасти рулевого винта.

Рулевой винт предназначен для уравновешивания реактивного момента несущего винта и обеспечения путевой устойчивости и управляемости вертолета.

Рулевой винт установлен на фланце выходного вала хвостового редуктора и расположен с правой стороны концевой балки. Винт трехлопастный толкающий с изменяемым в полете шагом. Конструктивно состоит из втулки и трех лопастей.

Вращение рулевого винта производится от главного редуктора через валы трансмиссии, промежуточный и хвостовой редукторы.

Втулка рулевого винта карданного типа с совмещенным горизонтальным шарниром, крепление каждой лопасти к втулке осуществляется двумя болтами. Для изменения шага рулевого винта втулка имеет осевые шарниры, обеспечивающие поворот лопастей.

С целью защиты от обледенения лопасти оборудованы электротепловыми противообледенительными устройствами.

Лопасть рулевого винта предназначена для создания силы тяги, с целью уравновешивания реактивного момента несущего винта и обеспечения путевого управления вертолетом.

Основные технические данные:

Хорда …………………………………………….. 305 мм.

Форма лопасти в плане …………………………... прямоугольная, без геометрической крутки.

Профиль …………………………………………… NACA-230М.

Масса лопасти …………………………………….. 13,85 кг.

Лопасть рулевого винта состоит:

Лонжерон;

Хвостовой отсек;

Наконечник лонжерона;

Концевой обтекатель;

Нагревательная накладка противообледенительной системы;

Узел статической балансировки лопасти.

Лонжерон выполнен из материала АВТ-1 и представляет собой пустотелую балку с внутренним контуром постоянного сечения. Наружный контур обработан в соответствии с теоретическим контуром лопасти и полирован в продольном направлении. Лонжерон упрочняется изнутри методом наклепа. В комлевой части лонжерона профрезированы две параллельные площадки для установки наконечника.

Рис. 25 Лопасть рулевого винта.

1. Кронштейн; 2. Сотовый заполнитель; 3. Лонжерон; 4. Нагревательная накладка; 5. Оковка; 6. Шпилька; 7. Балансировочные пластины; 8. Обтекатель (съемная часть); 9. Нервюра; 10. Обтекатель (несъемная часть); 11. Обшивка; 12. Хвостовой стрингер; 13. Втулка; 14. Болт; 15. Наконечник; 16. Заглушка.

В концевой части к лонжерону приклепаны две шпильки, на которые устанавливаются балансировочные пластины.

Наконечник изготовлен из высокопрочной легированной стали 18Х2Н4МА, служит для крепления лопасти к втулке РВ. Наконечник крепится к лонжерону восьмью болтами и при помощи клея-пленки МПФ-1.

К задней стенке лонжерона в комлевой части на клее-пленке ВК-3 и при помощи двух комлевых втулок крепления наконечника прикреплен кронштейн, выполненный из материала АК6.

Хвостовая часть состоит:

Обшивка,

Сотовый блок,

Хвостовой стрингер,

Концевая нервюра.

Стеклопластиковая обшивка толщиной 0,4 мм из двух слоев стеклоткани, клеится сверху и снизу к сотовому блоку клеем-пленкой ВК-3.

Стрингер изготовлен из двух слоев стеклоткани и наклеен снаружи вдоль хвостовой части лопасти на обшивку, охватывая ее сверху и снизу. Выступающие под обшивкой передние торцы хвостового стрингера заделываются шпаклевкой впотай, чтобы не снижалось аэродинамическое качество лопасти.

Концевая нервюра изготовлена из листа авиаля. Стенкой она приклеена к наружному торцу сотового блока, а полками – к обшивке хвостовой части.

Соединение отдельных элементов хвостовой части, а также закрепления на лонжероне осуществляется клеем. Соединение хвостовой части с лонжероном подкрепляется дюралюминиевым кронштейном.

Законцовка - концевая часть лопасти закрыта обтекателем, состоящим из двух частей:

Несъемная часть, приклепанная к нервюре,

Съемная часть, выполнена из нержавеющей стали, крепится к лонжерону на четырех анкерных гайках. При ее снятии обеспечивается доступ к балансировочным пластинам.

3. АВТОМАТ ПЕРЕКОСА.

Автомат перекоса представляет собой механизм управления, предназначенный для изменения величины и направления силы тяги несущего винта.

Изменение равнодействующей аэродинамических сил несущего винта по величине осуществляется изменением общего шага несущего винта, т.е. одновременным изменением угла установки всех лопастей на одну и ту же величину. Направление равнодействующей меняется путем наклона плоскости вращения тарелки автомата перекоса, в результате чего происходит циклическое изменение углов установки каждой лопасти, т.е. в зависимости от их азимутального положения.

Автомат перекоса размещается на корпусе главного редуктора ВР-8А и крепится к нему при помощи направляющей на восьми шпильках с моментом затяжки 5?6 кгс·м.

Автомат перекоса состоит:

Направляющая ползуна;

Кардан (состоит из наружного и внутреннего колец);

Тарелка автомата перекоса;

Поводок (двухзвенник);

Кронштейн;

Пять вертикальных тяг;

Рычаг общего шага с опорой;

Ограничитель смещения поводка;

Качалки и тяги продольного и поперечного управления.

Направляющая ползуна представляет собой пустотелый цилиндр с фланцем, внутри которого проходит вал главного редуктора. Направляющая изготовлена из хромансилевой стали 30ХГСА и имеет хромированную наружную поверхность, по которой скользят втулки ползуна.

Ползун выполнен в виде стального цилиндра. Внутри него на заклепках установлены бронзовые втулки, которыми он скользит по направляющей. Смазка ЦИАТИМ-201 подается в полость между втулками через пресс-масленки. На наружной поверхности ползуна в центральной его части имеется фланец, к которому шпильками крепится кронштейн.

В верхней части ползуна расточены два диаметрально расположенных отверстия, в которые запрессованы радиальные шарикоподшипники. С помощью этих подшипников и двух пальцев с ползуном шарнирно соединяется внутреннее кольцо кардана. Подшипники смазываются через масленку ползуна одновременно со смазкой бронзовых втулок.

Для защиты трущихся поверхностей от грязи и удержания смазки в полостях ползуна и подшипников в специальных канавках ползуна установлены две резиновые манжеты. На наружном кольце кардана под углом 90? друг к другу закреплены два консольных пальца, к которым через шаровые подшипники крепятся тяги продольного и поперечного управления. Подшипники закрыты резиновыми чехлами, смазываются через масленки, ввернутые в пальцы.

Пальцы расположены таким образом, что точки присоединения тяг продольного и поперечного управления к наружному кольцу кардана оказываются смещенными относительно соответствующих осей на 21? против направления вращения несущего винта. Таким конструктивным решением достигается опережение продольно-поперечного управления, необходимого для строгого соответствия наклона оси конуса вращения несущего винта отклонению ручки управления.

Тарелка автомата перекоса установлена на цилиндрической поверхности наружного кольца кардана при помощи двухрядного радиально-упорного подшипника. Внутренние кольца подшипника затягиваются гайкой, законтренной стопором. Наружные кольца подшипника прижаты фланцем к внутреннему буртику втулки, запрессованной в тарелку.

Уплотнение полости подшипника осуществляется двумя (сверху и снизу) армированными резиновыми манжетами. Верхняя манжета, кроме того, защищена от попадания воды и грязи экраном, укрепленным на гайке. Смазка подшипника осуществляется ЦИАТИМ-201 через пресс-масленки и контролируется по выходу смазки через предупредительный клапан.

Тарелка автомата перекоса штампована из алюминиевого сплава в виде пятиконечной звезды. В концах лап тарелки имеются цилиндрические расточки и квадратные фланцы для монтажа концевых шарниров.

Каждый концевой шарнир включает в свою конструкцию:

Двухрядный шарикоподшипник;

Распорную втулку;

Игольчатый подшипник;

Полость концевого шарнира уплотняется резиновыми кольцами и закрывается крышкой. Валики шарниров соединяются пальцами с тягами поворота лопастей.

Кардан представляет собой универсальный шарнир, состоящий из внутреннего и наружного колец.

Наружное кольцо крепится к внутреннему кольцу кардана с помощью второй пары пальцев и радиальных подшипников. Подшипники смазываются ЦИАТИМ-201 через масленки, ввернутые в крышки подшипников.

Общая ось пальцев, соединяющих внутреннее кольцо кардана с ползуном, расположена перпендикулярно общей оси пальцев, соединяющих наружное и внутреннее кольца. При таком соединении наружное кольцо кардана, а вместе с ним и тарелка автомата перекоса могут наклоняться во всех направлениях относительно ползуна.

Рис. 63 Вертикальная тяга.

1. Верхняя вилка; 2. Тяга; 3. Нижняя вилка.

Вертикальные тяги включают в себя:

Резьбовой стержень;

Верхнюю вилку;

Нижнюю вилку.

Во внутренней полости нижней вилки размещен в виде двухрядного шарикоподшипника осевой шарнир, обоймы которого зажимаются гайками. Для защиты от грязи на шарнир надевается резиновый чехол. Осевой шарнир позволяет верхней вилке поворачиваться относительно нижней. Верхняя вилка наворачивается на резьбовой конец стержня и имеет разрез, позволяющий контрить ее при помощи стяжного болта. Такая конструкция дает возможность при необходимости изменять длину вертикальной тяги а, следовательно, изменять угол установки лопасти.

Рис. 62 Автомат перекоса.

1. Вилка качалки; 2. Шкала; 3. Гайка; 4. Шайба; 5. Валик; 6. Втулка; 7. Винт; 8. Рычаг качалки продольного управления; 9. Направляющая ползуна; 10. Палец; 11. Шаровой подшипник; 12. Чехол; 15. Вилка качалки поперечного управления; 16. Резиновый чехол; 17. Гайка; 18. Шаровой подшипник; 19, 20. Пальцы; 21. Шариковый подшипник; 22. Валик; 23. Нижняя вилка тяги; 24. Кольцо; 25. Резиновое кольцо; 26. Крышка; 27, 29. Гайки; 28. Шариковый подшипник; 30. Резиновый чехол; 31. Масленка; 32. Стакан; 33. Болт; 34. Стержень тяги; 35. Верхняя вилка тяги; 36. Масленка; 37. Корпус; 38. Манжета; 39. Подшипник; 40. Втулка; 41. Фланец; 42. Манжета; 43. Кольцо; 44. Экран; 45. Гайка; 46. Наружное кольцо кардана; 47. Хомут поводка; 48. Болт; 49. Манжета; 50. Гайка; 51. Шпилька; 52. Крышка; 53. Ось; 54. Штифт; 55. Палец; 56. Внутреннее кольцо кардана; 57. Гайка; 58. Серьга поводка; 59. Тарелка; 60. Рычаг; 61. Тяга поворота лопасти; 62. Крышка; 63, 64. Пальцы; 65. Масленка; 66, 68. Гайки; 67. Рычаг поводка; 69. Корпус; 70. Вилка; 71. Валик; 72. Палец; 73. Игольчатый подшипник; 74. Валик; 75. Шариковый подшипник; 76. Бронзовая втулка; 77. Ползун; 78. Кронштейн ползуна; 79. Бронзовая втулка; 80. Манжета; 81. Палец; 82. Болт; 83. Нониус продольного управления; 84. Гайка; 85. Шкала поперечного управления; 86. Диск; 87, 88. Штифты; 89. Втулка; 90. Ось; 91. Гайка; 92. Серьга; 93. Палец; 94. Опора рычага общего шага.

I - по качалке поперечного управления; II - по кардану тарелки; III - опоры рычага общего шага.

Тарелка автомата перекоса приводится во вращение поводком.

Поводок представляет собой кинематическое звено, состоящее из хомута (кронштейна), серьги и рычага, шарнирно связанных между собой. Наличие на поводке пяти шарниров обеспечивает вращение тарелки при любых ее наклонах и поступательном перемещении вместе с ползуном по направляющей. Хомут поводка крепится на нижней части корпуса втулки НВ и фиксируется от проворачивания штифтом. В целях контроля за состоянием хомута поводка и предотвращения его деформирования с места посадки на втулку выше хомута устанавливается ограничитель смещения хомута.

Ограничитель смещения хомута состоит из двух полуколец, которые стягиваются винтами, двух пластин, которые крепятся к одному из полуколец при помощи латунных винтов. Ограничитель устанавливается таким образом, чтобы зазор между контрольной пластиной и хомутом поводка автомата перекоса был 0,8?1,6 мм. В случае деформации хомута поводка, он нажимает на торец пластины - мягкие латунные винты срезаются, и пластина свисает на контровочной проволоке. При этом открывается участок полукольца, окрашенный в оранжевый цвет, что сигнализирует о начале деформации хомута. Это позволяет увеличить безопасность полетов.

Кронштейн отштампован из алюминиевого сплава и крепится шпильками к наружному фланцу ползуна. В приливе кронштейна запрессованы стальные втулки. На кронштейне устанавливаются:

Качалка продольного управления;

Качалка поперечного управления;

Рычаг общего шага.

Качалка продольного управления имеет валик, к которому с одной стороны торцевыми шлицами и винтом крепится рычаг качалки, а с другой стороны на эвольвентных шлицах установлена вилка качалки, которая затянута гайкой. В рычаге качалки продольного управления имеется отверстие для монтажа шарикового подшипника. С помощью подшипника и пальца качалки рычаг соединяется с тягой продольного управления, а вилка соединяется с тягой, идущей от гидроусилителя.

Рис. 64 Крепление рычага общего шага.

Качалка поперечного управления крепится на кронштейне при помощи оси и двух игольчатых подшипников. Смазка подшипников производится ЦИАТИМ-201 через пресс-масленки, ввернутые в кронштейн.

Качалки имеют регулировочные шкалы и нониусы для контроля за отклонениями тяг продольно-поперечного управления, что позволяет производить регулировку управления без применения угломеров с точностью до 6?.

Рычаг общего шага крепится к опоре через серьгу. Опора закреплена на корпусе вала главного редуктора. Такое крепление рычага позволяет кронштейну вместе с ползуном перемещаться строго вертикально по направляющей, а не по дуге.

Основные данные автомата перекоса:

Положение ручки управления	Отклонение ручки управления от нейтрального положения, мм	Наклон тарелки автомата перекоса
Нейтральное (при установленном фиксаторе):- вперед- влево	--	2? ± 12? 0? 30? ± 6?
Вперед до упора	170 ± 10	7? 30? ± 30?
Назад до упора	160 ± 10	5? ± 6?
Назад до гидроусилителя при включении гидроупора	-	2? ± 12?
Вправо до упора	155 ± 10	4? ± 10?
Влево до упора	157 ± 10	4? 12? ± 12?

Общие положения.

Несущий винт вертолета (НВ) предназначен для создания подъемной силы, движущей (пропульсивной) силы и управляющих моментов.

Несущий винт состоит из втулки, лопастей, которые крепятся к втулке с помощью шарниров или упругих элементов.

Лопасти несущего винта, благодаря наличию на втулке трех шарниров (горизонтального, вертикального и осевого), совершают в полете сложное движение: - вращаются вокруг оси НВ, перемещаются вместе с вертолетом в пространстве, изменяют свое угловое положение, поворачиваясь в указанных шарнирах, поэтому аэродинамика лопасти несущего винта сложнее аэродинамики крыла самолета.

Характер обтекания НВ зависит от режимов полета.

Основные геометрические параметры несущего винта (НВ).

Основными параметрами НВ являются диаметр, ометаемая площадь, число лопастей, коэффициент заполнения, разнос горизонтального и вертикального шарниров, удельная нагрузка на ометаемую площадь.

Диаметр D – диаметр окружности по которой движутся концы лопастей при работе НВ на месте. У современных вертолетов диаметр составляет 14-35 м.

Ометаемая площадь Fом – площадь круга, который описывают концы лопастей НВ при его работе на месте.

Коэффициент заполнения σ.равен:

σ = (Z л F л) / F ом (12.1);

где Z л – количество лопастей;

F л – площадь лопасти;

F ом – ометаемая площадь НВ.

Характеризует степень заполнения лопастями ометаемой площади, изменяется в пределах s=0,04¸0,12.

При увеличении коэффициента заполнения тяга НВ растет до определенного значения, в связи с увеличением реальной площади несущих поверхностей, затем падает. Падение тяги происходит из-за влияния скоса потока и вихревого следа от идущей впереди лопасти. При увеличении s, необходимо увеличить и мощность, подводимую к НВ из-за увеличения лобового сопротивления лопастей. При увеличении s уменьшается шаг, необходимый для получения заданной тяги, что отдаляет НВ от срывных режимов. Характеристика срывных режимов и причины их возникновения будут рассмотрены далее.

Разнос горизонтального l г и вертикального l в шарниров – расстояние от оси шарнира до оси вращения НВ. Может рассматриваться в относительных величинах (12.2.)

Находится в пределах . Наличие разноса шарниров улучшает эффективность продольно-поперечного управления.

определяется как отношение веса вертолета к площади ометаемого НВ.

(12.3.)

Основные кинематические параметры НВ.

К основным кинематическим параметрам НВ относятся частота или угловая скорость вращения, угол атаки НВ, углы общего или циклического шага.

Частота вращения n с - число оборотов НВ в секунду; угловая скорость вращения НВ - определяет его окружную скорость w R .

Величина w R на современных вертолетах равна 180¸220 м/сек.

Угол атаки НВ (А) измеряется между вектором скорости набегающего потока и с
Рис. 12.1 Углы атаки несущего винта и режимы его работы.

плоскостью вращения НВ (рис.12.1). Угол А считается положительным, если воздушный поток набегает на НВ с низу. На режимах горизонтального полёта и набора высоты А -отрицательный, на снижении А- положительный.. Различают два режима работы НВ – режим осевого обтекания, когда А=±90 0 (висение, вертикальный набор или снижение) и режим косой обдувки, когда А¹±90 0 .

Угол общего шага – угол установки всех лопастей НВ в сечении на радиусе 0,7R.

Угол циклического шага НВ зависит от режима работы НВ, подробно этот вопрос рассматривается при анализе косой обдувки НВ.

Основные параметры лопасти НВ.

К основным геометрическим параметрам лопасти относятся радиус, хорда, угол установки, форма профиля сечений, геометрическая крутка и форма лопасти в плане.

Текущий радиус сечения лопасти r определяет его расстояние от оси вращения НВ. Относительный радиус определяется

(12.4);

Хорда профиля – прямая соединяющая наиболее удаленные точки профиля сечения, обозначается b (рис. 12.2).

Рис. 12.2. Параметры профиля лопасти. Угол установки лопасти j - угол между хордой сечения лопасти и плоскостью вращения НВ.

Угол установки j на `r=0,7 при нейтральном положении органов управления и отсутствии махового движения считается углом установки всей лопасти и общим шагом НВ.

Профиль сечения лопасти представляет собой форму сечения плоскостью, перпендикулярной к продольной оси лопасти, характеризуется максимальной толщиной с max , относительной толщиной вогнутостью f и кривизной . На несущих винтах применяют, как правило, двояковыпуклые, несимметричные профили с небольшой кривизной.

Геометрическая крутка производится уменьшением углов установки сечений от комля до конца лопасти и служит для улучшения аэродинамических характеристик лопасти.. Лопасти вертолетов имеют прямоугольную форму в плане, которая в аэродинамическом смысле не оптимальна, но проще с точки зрения технологии.

Кинематические параметры лопасти определяются углами азимутального положения, взмаха, качания и углом атаки.

Угол азимутального положения y определяется по направлению вращения НВ между продольной осью лопасти в данный момент времени и продольной осью нулевого положения лопасти. Линия нулевого положения в горизонтальном полете практически совпадает с продольной осью хвостовой балки вертолета.

Угол взмаха b определяет угловое перемещение лопасти в горизонтальном шарнире относительно плоскости вращения. Считается положительным при отклонении лопасти вверх.

Угол качания x характеризует угловое перемещение лопасти в вертикальном шарнире в плоскости вращения (рис.12.). Считается положительным при отклонении лопасти против направления вращения.

Угол атаки элемента лопасти a определяется углом между хордой элемента и набегающим потоком.

Лобовое сопротивление лопасти.

Лобовым сопротивлением лопасти называется аэродинамическая сила, действующая в плоскости вращения втулки и направленная против вращения НВ.

Лобовое сопротивление лопасти состоит из профильного, индуктивного и волнового сопротивлений.

Профильное сопротивление, вызывается двумя причинами: разностью давления перед лопастью и за ней (сопротивление давления) и трением частиц в пограничном слое (сопротивление трения).

Сопротивление давления зависит от формы профиля лопасти т.е. от относительной толщины () и относительной кривизны () профиля. Чем больше и тем больше сопротивление. Сопротивление давления не зависит от угла атаки на эксплуатационных режимах, но возрастает на критических a.

Сопротивление трения зависит от частоты вращения НВ и состояния поверхности лопастей. Индуктивное сопротивление – это сопротивление, вызванное наклоном истинной подъемной силы вследствие скоса потока. Индуктивное сопротивление лопасти зависит от угла атаки α и возрастает с его увеличением. Волновое сопротивление возникает на наступающей лопасти при превышении скорости полёта выше расчетной и появлении на лопасти скачков уплотнения.

Лобовое сопротивление, как и сила тяги, зависит от плотности воздуха.

Импульсная теория создания тяги несущего винта.

Физическая сущность импульсной теории заключается в следующем. Работающий идеальный винт отбрасывает воздух, предавая его частицам определенную скорость. Перед винтом образуется зона подсасывания, за винтом – зона отбрасывания и устанавливается воздушный поток через винт. Основные параметры этого воздушного потока: индуктивная скорость и прирост давления воздуха в плоскости вращения винта.

На режиме осевого обтекания воздух подходит к НВ со всех сторон, а за винтом образуется сужающая воздушная струя. На рис. 12.4. изображена достаточно большая сфера с центром на втулке НВ с тремя характерными сечениями: сечение 0, расположенное далеко перед винтом, в плоскости вращения винта сечение 1 со скоростью потока V 1 (скорость подсасывания) и сечение 2 со скоростью потока V 2 (скорость отбрасывания).

Поток воздуха отбрасывается НВ с силой Т, но и воздух давит на винт с этой же силой. Эта сила и будет силой тяги несущего винта. Сила равна произведению массы тела на
Рис. 12.3. К объяснению импульсной теории создания тяги.

ускорение, которое тело получило под действием этой силы. Следовательно, тяга НВ будет равна

(12.5.)

где m s – секундная масса воздуха, проходящая через площадь НВ равная

(12.6.)

где - плотность воздуха;

F - площадь, отметаемая винтом;

V 1 - индуктивная скорость потока (скорость подсасывания);

а – ускорение в потоке.

Формулу (12.5.) можно представить в другом виде

(12.7.)

так как по теории идеального винта скорость отбрасывания воздуха V винтом в два раза больше скорости подсасывания V 1 в плоскости вращения НВ.

(12.8.)

Практически удвоение индуктивной скорости происходит на расстоянии равном радиусу НВ. Скорость подсасывания V 1 у вертолетов Ми-8 равна 12м/с, у Ми-2 – 10м/с.

Вывод: Сила тяги несущего винта пропорциональна плотности воздуха, ометаемой площади НВ и индуктивной скорости (частоте вращения НВ).

Перепад давления в сечении 1-2 по отношению к атмосферному давлению в невозмущенной воздушной среде равен трем скоростным напорам индуктивной скорости

(12.9.)

что вызывает увеличение сопротивления элементов конструкции вертолета, находящимися за НВ.

Теория элемента лопасти.

Сущность теории элемента лопасти заключается в следующем. Рассматривается обтекание каждого малого участка элемента лопасти, и определяются элементарные аэродинамические силы dу э и dх э действующие на лопасть. Подъемная сила лопасти У л и сопротивление лопасти Х л определяются в результате сложения таких элементарных сил, действующих по всей длине лопасти от ее комлевого сечения (r к) до концевого (R):

Аэродинамические силы действующие на несущий винт определяются как сумма сил действующих на все лопасти.

Для определения тяги несущего винта пользуются формулой аналогичной формуле подъемной силы крыла.

(12.10.)

Согласно теории элемента лопасти, сила тяги развиваемая несущим винтом, пропорциональна коэффициенту тяги, ометаемой площади НВ, плотности воздуха и квадрату окружной скорости конца лопастей.

Выводы сделанные по импульсной теории и по теории элемента лопасти взаимно дополняют друг друга.

На основании этих выводов следует, что сила тяги НВ в режиме осевого обтекания зависит от плотности воздуха (температуры), установочного угла лопастей (шага НВ) и частоты вращения несущего винта.

Режимы работы НВ.

Режим работы несущего винта определяется положением НВ в потоке воздуха.(рис.12.1) В зависимости от этого определяют два основных режима работы: режим осевого и косого обтекания. Режим осевого обтекания характеризуется тем, что набегающий невозмущённый поток двигается параллельно оси втулки НВ (перпендикулярно плоскости вращения втулки НВ). В этом режиме несущий винт работает на вертикальных режимах полёта: висение, вертикальный набор высоты и снижение вертолёта. Основной особенностью этого режима является то, что положение лопасти относительно потока, набегающего на винт, не меняется, следовательно, не меняются аэродинамические силы при движении лопасти по азимуту. Режим косого обтекания характеризуется тем, что воздушный поток набегает на НВ под углом к его оси (рис12.4.). Воздух подходит к винту со скоростью V и отклоняется вниз за счет индуктивной скорости подсасывания Vi. Результирующая скорость потока через НВ будет равна векторной сумме скоростей невозмущенного потока и индуктивной скорости

V1 = V + Vi (12.11.)

В результате этого увеличивается секундный расход воздуха протекающий через НВ, а следовательно, и тяга несущего винта, которая увеличивается с ростом скорости полета. Практически рост тяги НВ наблюдается при скорости свыше 40 км/ч.

Рис. 12.4. Работа несущего винта на режиме косой обдувки.

Косая обдувка. Эффективная скорость обтекания элемента лопасти в плоскости вращения НВ и ее изменение по ометаемой поверхности НВ.

На режиме осевого обтекания каждый элемент лопасти находится в потоке, скорость которого равна окружной скорости элемента , где радиус данного элемента лопасти (Рис.12.6).

На режиме косого обтекания при угле атаки НВ не равном нулю (А=0) результирующая скорость W, с которой поток обтекает элемент лопасти, зависит от окружной скорости элемента u, скорости полета V1 и угла азимута .

W = u +V1 sinψ (12.12.)

т.е. при неизменной скорости полета и постоянной частоте вращения НВ (ωr = const.) эффективная скорость обтекания лопасти будет меняться в зависимости от угла азимута.

Рис.12.5. Изменение скорости обтекания лопасти в плоскости вращения ВВ.

Изменение эффективной скорости обтекания по ометаемой поверхности НВ.

На рис. 12.6. показаны векторы скоростей потока, который набегает на элемент лопасти в результате сложения окружной скорости и скорости полета. На схеме видно, что эффективная скорость обтекания изменяется как вдоль лопасти, так и по азимуту. Окружная скорость растёт от нуля у оси втулки винта до максимальной на концах лопастей. В азимуте 90 о скорость элементов лопасти равна , на азимуте 270 о результирующая скорость равна , у комля лопасти в зоне с диаметром d поток набегает со стороны ребра обтекания, т.е. образуется зона обратного обтекания, зона, которая не участвует в создании тяги.

Диаметр зоны обратного обтекания тем больше, чем больше радиус НВ и чем больше скорость полета при неизменной частоте вращения НВ.

На азимутах y=0 и y=180 0 результирующая скорость элементов лопасти равна .

Рис.12.6. Изменение эффективной скорости обтекания по ометаемой поверхности ВВ.

Косая обдувка. Аэродинамические силы элемента лопасти.

При нахождении элемента лопасти в потоке возникает полная аэродинамическая сила элемента лопасти , которая может быть разложена в скоростной системе координат на подъемную силу и силу лобового сопротивления .

Величина элементарной аэродинамической силы определяется по формуле:

Rr = CR(ρW²r/2)Sr (12.13.)

Просуммировав элементарные силы тяги и силы сопротивления вращению, можно определить величину силы тяги и сопротивления вращению всей лопасти.

Точка приложения аэродинамических сил лопасти является центром давления, который находится на пересечении полной аэродинамической силы с хордой лопасти.

Величина аэродинамической силы определяется углом атаки элемента лопасти , который представляет собой угол между хордой элемента лопасти и набегающим потоком (Рис.12.7).

Угол установки элемента лопасти φ есть угол между конструктивной плоскостью несущего винта (КПВ) и хордой элемента лопасти.

Угол притекания есть угол между скоростями и .(Рис.12.7.)

Рис.12.7.Аэродинамические силы элемента лопасти при косой обдувке.

Возникновение опрокидывающего момента при жестком креплении лопастей. Силы тяги создаются всеми элементами лопасти, но наибольшие элементарные силы Т л будут у элементов, расположенных на ¾ радиуса лопасти, величина равнодействующей Т л на режиме косого обтекания тяги лопасти зависит от азимута. На ψ = 90 она максимальна, на ψ = 270 минимальна. Такое распределение элементарных сил тяги и расположение равнодействующей силы приводит к образованию большого переменного изгибающего момента у корня лопасти M изг.

Этот момент создает большую нагрузку в месте крепления лопасти, что может привести к её разрушению. В результате неравенства тяг Т л1 и Т л2 возникает опрокидывающий момент вертолета,

М х =Т л1 r 1 -T л2 r 2, (12.14.)

который возрастает с увеличением скорости полета вертолета.

Винт с жестким креплением лопастей имеет следующие недостатки (Рис 12.8):

Наличие опрокидывающего момента на режиме косого обтекания;

Наличие большого изгибающего момента в месте крепления лопасти;

Изменение момента тяги лопасти по азимуту.

Эти недостатки устраняются путем крепления лопасти к втулке с помощью горизонтальных шарниров.

Рис.12.8 Возникновение опрокидывающего момента при жестком креплении лопастей.

Выравнивание момента силы тяги в различных азимутальных положениях лопасти.

При наличии горизонтального шарнира тяга лопасти образует относительно этого шарнира момент, который поворачивает лопасть (рис.12. 9). Момент тяги Т л1 (Т л2) вызывает поворот лопасти относительного этого шарнира

или (12.15.)

поэтому момент не передается на втулку, т.е. устраняется опрокидывающий момент вертолета. Изгибающий момент Muзг. у корня лопасти становится равным нулю, разгружается ее корневая часть, уменьшается изгиб лопасти, за счет этого уменьшаются усталостные напряжения. Вибрации, вызванные изменением тяги по азимуту, уменьшаются. Таким образом, горизонтальный шарнир (ГШ) выполняет следующие функции:

Устраняет опрокидывающий момент на режиме косой обдувки;

Разгружает корневую часть лопасти от M изг;

Упрощают управление несущим винтом;

Улучшают статическую устойчивость вертолета;

Уменьшают величину изменения тяги лопасти по азимуту.

Уменьшает усталостные напряжения в лопасти, и уменьшают ее вибрацию, из-за изменения силы тяги по азимуту;

Изменение углов атаки элемента лопасти за счет взмаха.

При движении лопасти в режиме косой обдувки в азимуте ψ от 0 до 90 о скорость обтекания лопасти постоянно увеличивается за счет составляющей скорости горизонтального полета (при малых углах атаки НВ ) (рис.12. 10.)

т.е. . (12.16.)

Соответственно увеличивается сила тяги лопасти, которая пропорциональная квадрату скорости набегающего потока и момент тяги этой лопасти относительно горизонтального шарнира. Лопасть взмахивает вверх,
Рис12.9 Выравнивания момента силы тяги в различных азимутальных положениях лопасти.

сечение лопасти дополнительно обдуваются сверху (рис. 12.10), а это вызывает уменьшение истинных углов атаки и уменьшение подъёмной силы лопасти, что приводит к аэродинамической компенсации взмаха. При движении от ψ 90 до ψ 180 скорость обтекания лопастей уменьшается, углы атаки увеличиваются. На азимуте ψ = 180 о и на ψ = 0 о скорости обтекания лопасти одинаковы и равны ωr.

К азимуту ψ = 270 о лопасть начинает опускаться в связи с уменьшением скорости обтекания и уменьшением Т л, при этом лопасти дополнительно обдуваются снизу, что вызывает увеличение углов атаки элемента лопасти, а значит и некоторый прирост подъёмной силы.

На ψ = 270 скорость обтекания лопасти минимальна, мах Vy лопасти вниз максимальный, углы атаки на концах лопастей близки к критическим. Вследствие различия скорости обтекания лопасти на различных азимутах, углы атаки на ψ = 270 о возрастают в несколько раз больше, чем уменьшаются при ψ = 90 о. Поэтому при увеличении скорости полета вертолета, в районе азимута ψ = 270 о углы атаки могут превышать критические значения, что вызывает срыв потока с элементов лопасти.

Косое обтекание приводит к тому, что углы взмаха лопастей в передней части диска НВ в районе азимута 180 0 значительно больше, чем в задней части диска в районе азимута 0 0 . Этот наклон диска называется завалом конуса НВ. Изменение углов взмаха лопасти по азимуту на свободном НВ, когда отсутствует регулятор взмаха, изменяются следующим образом:

азимут от 0 до 90 0:

Результирующая скорость обтекания лопасти растет, подъемная сила и ее момент увеличиваются;

Угол взмаха b и вертикальная скорость V у увеличиваются;

азимут 90 0:

Скорость взмаха вверх V у максимальная;

азимут 90 0 – 180 0:

Подъемная сила лопасти уменьшается за счет уменьшения результирующей скорости обтекания;

Скорость взмаха V у вверх уменьшается, но угол взмаха лопасти продолжает увеличиваться.

азимут 200 0 – 210 0:

Вертикальная скорость взмаха равна нулю V у = 0, угол взмаха лопасти b - максимальный, лопасть, в результате уменьшения подъёмной силы, идёт вниз;

азимут 270 0:

Скорость обтекания лопасти минимальная, подъемная сила и ее момент уменьшаются;

Скорость маха вниз V у – максимальная;

Угол взмаха b уменьшается.

азимут 20 0 – 30 0:

Скорость обтекания лопасти начинает увеличиваться;

V у = 0, угол взмаха вниз – максимальный.

Таким образом, у свободного НВ правого вращения при косой обдувке конус заваливается назад влево. С ростом скорости полёта завал конуса увеличивается.

Рис.12.10.Изменение углов атаки элемента лопасти за счет взмаха.

Регулятор взмаха (РВ). Маховое движение приводит к росту динамических нагрузок на конструкцию лопасти и неблагоприятному изменению углов атаки лопастей по диску несущего винта. Уменьшение амплитуды взмаха и изменение естественного наклона конуса НВ с левого на правое производится регулятором взмаха. Регулятором взмаха (рис.12.11.) является кинематическая связь между осевым шарниром и вращающимся кольцом автомата перекоса, обеспечивающая уменьшение углов установки лопастей j при уменьшении угла взмаха b и наоборот, увеличение угла установки лопастей при увеличении угла взмаха. Эта связь заключается в смещении точки крепления тяги от автомата перекоса к поводку осевого шарнира (точка А) (рис.12.12) с оси горизонтального шарнира. На вертолетах типа Ми регулятор взмаха заваливает конус НВ назад и вправо. В этом случае боковая составляющая по оси Z от результирующей силы НВ направлена вправо против направления тяги рулевого винта, что улучшает условия боковой балансировки вертолета.

Рис.12.11 Регулятор взмаха, Кинематическая схема. . . Равновесие лопасти относительно горизонтального шарнира.

При маховом движении лопасти (рис.12.12.) в плоскости силы тяги на нее действуют следующие силы и моменты:

Тяга Т л, приложена на ¾ длины лопасти, образует момент М т =Т·а, поворачивающий лопасть на увеличение взмаха;

Центробежная сила F цб действующая перпендикулярно конструктивного оси вращения НВ во внешнюю сторону. Сила инерции от взмаха лопасти, направленная перпендикулярно оси лопасти и противоположна ускорению взмаха;

Сила тяжести G л приложена к центру тяжести лопасти и образует момент М G =G·в поворачивающий лопасть на уменьшение взмаха.

Лопасть занимает положение в пространстве вдоль результирующей силы Rл. Условия равновесия лопасти относительно горизонтального шарнира определяется выражением

(12.17.)

Рис.12.12. Силы и моменты, действующие на лопасть в плоскости взмаха.

Лопасти НВ движутся по образующей конуса, вершина которого расположена в центре втулки, а ось перпендикулярна к плоскости концов лопастей.

Каждая лопасть занимает на определенном азимуте Ψ одинаковые угловые положения β л относительно плоскости вращения НВ.

Маховое движение лопастей является циклическим, строго повторяющимся с периодом равным времени одного оборота НВ.

Момент горизонтальных шарниров втулки НВ (М гш).

На режиме осевого обтекания НВ равнодействующая сил лопастей R н направлена вдоль оси НВ и приложена в центре втулки. На режиме косой обдувки сила R н отклоняется в сторону завала конуса. Из-за разноса горизонтальных шарниров аэродинамическая сила R н не проходит через центр втулки и между вектором силы R н и центром втулки образуется плечо. Возникает момент М гш, называемый инерционным моментом горизонтальных шарниров втулки НВ. Он зависит от разноса l r горизонтальных шарниров. Момент горизонтальных шарниров втулки НВ М гш увеличивается с увеличением расстояния l r и направлен в сторону завала конуса НВ.

Наличие разноса горизонтальных шарниров улучшает демпфирующее свойство НВ, т.е. улучшает динамическую устойчивость вертолета.

Равновесие лопасти относительно вертикального шарнира (ВШ).

Во время вращения НВ лопасть отклоняется на угол x. Угол качания x измеряется между радиальной линией и продольной осью лопасти в плоскости вращения НВ и будет положительным, если лопасть поворачивается относительно радиальной линии назад (отстает) (рис. 12.13.).

В среднем угол качания равен 5-10 о, а на режиме самовращения он отрицателен и равен 8-12 о в плоскости вращения НВ. На лопасть действуют следующие силы:

Сила лобового сопротивления Х л, приложена в центре давления;

Центробежная сила, направленная по прямой соединяющей центр массы лопасти и ось вращения НВ;

Инерционная сила F ин, направленная перпендикулярно оси лопасти и противоположно ускорению, приложена в центре масс лопасти;

Знакопеременные силы Кориолиса F к, приложенные в центре масс лопасти.

Возникновение силы Кориолиса объясняется законом сохранения энергии.

Энергия вращения зависит от радиуса,если радиус уменьшился, то часть энергии используется на увеличение угловой скорости вращения.

Поэтому, когда происходит взмах лопасти вверх, уменьшаются радиус r ц2 центра масс лопасти и окружная скорость, появляется кориолисово ускорение, стремящиеся ускорить вращение, а значит и сила - сила Кориолиса, которая поворачивает лопасть вперёд относительно вертикального шарнира. При уменьшении угла взмаха кориолисово ускорение,а значит,и сила будет направлена против вращения. Сила Кориолиса прямо пропорциональна весу лопасти, частоте вращения НВ, угловой скорости взмаха и углу взмаха

Выше перечисленные силы образуют моменты, которые на каждом азимуте похождения лопасти должны быть уравновешены

. (12.15.)

Рис.12.13.. Равновесие лопасти относительно вертикального шарнира (ВШ).

Возникновение моментов на НВ.

При работе НВ возникают следующие моменты:

Крутящий момент М к, создается силами аэродинамического сопротивления лопастей, определяется параметрами НВ;

Реактивный момент М р, приложен к главному редуктору и через раму редуктора на фюзеляже.;

Крутящий момент двигателей, передаваемый через главный редуктор на вал НВ, определяется крутящим моментом двигателей.

Крутящий момент двигателей направлен по вращению НВ, а реактивный и крутящий момент НВ – против вращения. Крутящий момент двигателя определяется расходом топлива, программой автоматического регулирования, внешними атмосферными условиями.

На установившихся режимах полета М к = М р = - М дв.

Крутящий момент НВ иногда отождествляют с реактивным моментом НВ или с крутящим моментом двигателей, но как видно из выше приведенного физическая сущность этих моментов различна.

Критические зоны обтекания НВ.

При косой обдувке на НВ, образуются следующие критические зоны (рис. 12.14.):

Зона обратного обтекания;

Зона срыва потока;

Зона волнового кризиса;

Зона обратного обтекания . В районе азимута 270 0 в горизонтальном полете образуется зона, в которой комлевые сечения лопастей обтекаются не с передней, а с задней кромки лопасти. Участок лопасти находящийся в этой зоне в создании подъемной силы лопасти не участвует. Эта зона зависит от скорости полёта, чем больше скорость полета, тем больше зона обратного обтекания.

Зона срыва потока. В полете на азимуте 270 0 – 300 0 на концах лопастей за счет маха лопасти вниз увеличиваются углы атаки сечения лопасти. Этот эффект усиливается при увеличении скорости полета вертолета, т.к. при этом возрастают скорость и амплитуда махового движения лопастей. При значительном увеличении шага НВ или увеличении скорости полета, в этой зоне происходит срыв потока (рис. 12.14.) за счёт выхода лопастей на закритические углы атаки, что приводит к уменьшению подъёмной силы и увеличению лобового сопротивления лопастей, находящихся в этой зоне. Тяга несущего винта в этом секторе падает и при большом превышении скорости полёта на НВ появляется значительный кренящий момент.

Зона волнового кризиса. Волновое сопротивление на лопасти возникает в районе азимута 90 0 на большой скорости полета, когда скорость обтекания лопасти достигает местной скорости звука, и образуются местные скачки уплотнения, что вызывает резкое увеличение коэффициента С хо за счет возникновения волнового сопротивления

С хо =С хтр +С хв. (12.18.)

Волновое сопротивление может в несколько раз превосходить сопротивление трения, а т.к. скачки уплотнения на каждой лопасти появляются циклически и на небольшой промежуток времени, то это вызывает вибрацию лопасти, которая увеличивается с ростом скорости полета. Критические зоны обтекания несущего винта уменьшают эффективную площадь несущего винта, а значит и тягу НВ, ухудшают аэродинамические и эксплутационные характеристики вертолёта в целом, поэтому ограничения полётов вертолётов по скорости связаны с рассмотренными явлениями.

.«Вихревое кольцо».

Режим вихревого кольца возникает при малой горизонтальной скорости и большой вертикальной скорости снижения вертолета при работающих двигателях вертолета.

При снижении вертолёта в таком режиме, на некотором расстоянии под НВ образуется поверхность а-а, где индуктивная скорость отбрасывания становится равной скорости снижения V y (рис.12.15). Достигая этой поверхности, индуктивный поток поворачивается навстречу НВ, частично им захватывается и снова отбрасывается вниз. При увеличении V y , поверхность а-а приближается к НВ, и при некоторой критической скорости снижения почти весь отбрасываемый воздух снова подсасывается несущим винтом, образуя вокруг винта вихревой тор. Наступает режим вихревого кольца.

Рис12.14. Критические зоны обтекания НВ.

В этом случае общая тяга НВ уменьшается, вертикальная скорость снижения V y возрастает. Поверхность раздела а-а периодически разрывается, вихри тора резко изменяют распределение аэродинамической нагрузки и характер махового движения лопастей. В результате тяга НВ становится пульсирующей, возникает тряска и броски вертолета, ухудшается эффективность управления, указатель скорости и вариометр дают неустойчивые показания.

Чем меньше установочный угол лопастей и скорость горизонтального полета, больше вертикальная скорость снижения тем интенсивнее проявляется режим вихревого кольца. снижения на скоростях полета от 40 км/час и менее.

Для предотвращения попадание вертолета в режим «вихревого кольца» необходимо выполнять требования РЛЭ по ограничению вертикальной скорости