2.4 Флаттер лопастей нв

Флаттер - это самовозбуждающиеся, быстро нарастающие изгибно-крутильные автоколебания, возникающие при взаимодействии аэродина­мических, инерционных и упругих сил лопастей.

Условия, способствующие флаттеру:

• поступательная скорость вертолета V превышает критическую по флаттеру (VVкр) ;

• частота вращения НВ превышает критическую по флаттеру (nн>nкр);

• центр масс поперечного сечения лопасти находится позади цент­ра жесткости, а фокус - впереди центра жесткости (Х_ф<Х_ж<Х_т ); Если центр жесткости, центр масс и фокус совпадают (Х_ф=Х_ж= Х_т), возникают только изгибные колебания. Если центр масс располагается впереди центра жесткости, то изгибно-крутильные колебания являются затухающими.

Механизм развития флаттера состоит в следующем (рис.1.29):

Рис.1.29 Схема возникновения флаттера

В ка­кой-то момент времени лопасть получает упругий прогиб вниз (позиция 4). Под действием силы упругости F_у сечения лопасти перемещаются вверх, к исходному положению (поз. 5). За счет ускорения появляется сила инерции Fuн.

Так как центр масс сечения находится позади центра жесткости (центра кручения), угол атаки сечения увеличивается до значения . В фокусе появляется приращение подъемной силы У, кото­рое способствует дополнительному скручиванию лопасти и увеличению угла атаки (поз. 6).

За счет дополнительной подъемной силы лопасть получает ускорение вверх и создает момент изгиба относительно центра масс. За счет аэродинамического и упругого демпфирования движение лопасти замедляется, сила упру­гости действует вниз, а сила инерции - вверх. Угол атаки сечения уменьшается, следовательно, приращение подъемной силы действует в сторону силы упругости (поз. 7). Движение лопасти останавливается в верхнем положении (поз. 8). При обратном движении лопасти процесс повторяется с возрастающей амплитудой.

Выводы: 1. Лопасть находится под воздействием работы сил возбуждения и работы сил демпфирования. Работу сил возбуждения совершают подъёмные силы лопасти. Работу сил демпфирования совершают упругие силы.

2. Чем больше скорость набегающего потока ( VVкр), тем больше (пропорционально V²) подъёмные силы и работа сил возбуждения. При этом способствует флаттеру задняя поперечная центровка − расположение центра масс позади центра жесткости.

Частота и амплитуда изгибных колебаний быстро нарастают - наступает флаттер.

Признаки появления флаттера:

• конус НВ в азимуте 180° воспринимается нечетко ("выпадания" ло­пастей из конуса вращения НВ);

• возрастают вибрации низкой частоты ("встряхивания" вертолета);

- вертолет снижается и кренится влево.

Эксплуатационные причины флаттера:

• смещение центра масс лопасти назад вследствие нарушения весо­вых характеристик при некачественном ремонте, попадании влаги в хвостовые отсеки лопасти;

• уменьшение жесткости проводки управления;

• недопустимые люфты в шарнирах и скользящих соединениях, нару­шение смазки и прочие дефекты;

• увеличение характеристики регулятора взмаха лопасти К_..

Действия пилота при возникновении флаттера:

• уменьшить частоту вращения НВ;

- одновременно уменьшить поступательную скорость вертолета;

- после прекращения вибраций прекратить выполнение полетного за­дания (продолжать полет до ближайшего вертодрома или площадки);

- в случае продолжения флаттера принять меры для выполнения вы­нужденной посадки.

Примечание: Ми-8 имеет надежные конструктивные спосо­бы защиты от флаттера, однако при нарушении правил эксплуатации возникновение флаттера не исключается.