ВВЕДЕНИЕ

В разделах практической аэродинамики вертолета важное место отводится динамике полета, изучающей особенности балансировки, устойчивости и управляемости вертолета, а также закономерности движения центра масс под влиянием внешних сил.

Поведение вертолета в полете подчиняется основным законам дви­жения и поэтому может быть изучено на основе положений механики тела, находящегося под действием совокупности сил и моментов. По­ложение центра масс на вертолете (центровка) влияет ни соотношение моментов внешних сил, поэтому необходимо знать ограничения по центровке, установленные Руководством по летной эксплуатации вертолета Ми-8.

Одной из задач динамики полете вертолета является определение запасов устойчивости и управляемости на данном режиме полета. Для изучения этих вопросов рассматриваются схемы взаимодействия сил и моментов, уравнения их равновесия, а также балансировочные кривые вертолете Ми-8,

Вопросы балансировки, устойчивости и управляемости вертолета взаимосвязаны, однако для их изучения используются различные методы анализа. Для анализа балансировки вертолета необходимо знать направление сил и моментов, действующих в связанной системе коорди­нат, условия их равновесия, причины нарушения в полете и способы уравновешивания с помощью рычагов управления. Используя балансиро­вочные кривые, можно оценить запасы управления вертолетом на данном режиме полета.

При изучении вопросов устойчивости рассматривается реакция вертолета на внешнее возмущение, физическая картина возникновения восстанавливающих моментов со стороны несущего и рулевого винтов, фюзеляжа, стабилизатора, киля.

Используя данные летных испытаний, необходимо знать характер возмущенного движения вертолета Ми-8 по крену, тангажу, курсу как без автопилота, так и с включенным автопилотом. От степени устойчивости вертолета зависит характер управляющих воздействий пилота и расходы органов управления в зависимости от режима полета.

Для сравнительной оценки управляемости вертолета используется ряд показателей. Пользуясь этими показателями, можно сделать вывод о летных возможностях вертолете Ми-8, при этом увязать их с практическими рекомендациями и летными ограничениями Руководства по летной эксплуатаций (РЛЭ).

Целью настоящих методических указаний является:

• Выявить основные вопросы темы и проанализировать их;

• дать методические рекомендации по изучению вопросов равнове­сия, балансировки и устойчивости вертолете Ми-8.

3

I. Равновесие и балансировка вертолета

1.1 Общие положения

Режимы полета характеризуются такими параметрами, как скорость, высота, мощность силовой установки и условно подразделяются на установившиеся и неустановившиеся.

Признаком установившегося режима является равномерное и прямолинейное движение вертолета, при этом значение и направление ско­рости с течением времени остаются неизменными. К установившимся режимам относятся: горизонтальный полет вертолета, набор и сниже­ние с постоянным углом наклона траектории, планирование на режиме самовращения НВ, правильный вираж.

Признаком неустановившегося режима является непрерывное измене­ние скорости и углового положения вертолета, исправление траектории центра масс. К этой группе режимов относятся: взлет, посадка, маневрирование, переходные участки полета.

Длительный полет по маршруту, как правило, является установившимся. Он отличается экономичностью и более простой техникой пилотирования. Основным условием выполнения установившихся режимов полета является соблюдение полного равновесия сил и моментов, действующих не вертолет.

Равновесием принято называть такое состояние вертолета, при котором сохраняется прямолинейное и равномерное движение центра масс, а моменты внешних сил не вызывают вращения вертолета относи­тельно связанных осей. Пилот добивается равновесия вертолета на заданном режиме путем отклонения органов управления в балансиро­вочное положение.

Под балансировкой понимается потребное отклонение органов управления, при котором выполняются все условия равновесия верто­лета в установившемся движении с постоянной скоростью.

При изучении вопросов равновесия и балансировки вертолета Ми-8 рекомендуется знать:

• какие силы и моменты действуют на вертолет в полете;

• каковы должны быть условия продольной, поперечной и путевой балансировки;

• под влиянием каких факторов может быть нарушено равновесие вертолета;

• какое влияние на движение вертолета и его балансировку оказы­вает центровка;

• какими способами осуществляется балансировка вертолета Ми-8 в полете;

• как пользоваться связанной системой координат;

• как составлять уравнения равновесия вертолета относительно осей 0x, 0y_,0z;

• как с помощью балансировочных кривых вертолета Ми-8 опреде­лять потребные отклонения органов управления, а также запасы управления на различных установившихся

4

• режимах полета;

• на каких режимах полета запасы управления минимальны, какие ограничения установлены РЛЭ вертолета Ми-8.

1.2 Связанная система координат

Для анализа движения вертолета используется так называемая связанная система координат, состоящая из трех взаимно перпендику­лярных осей, жестко связанных с вертолетом. Начало координат выбрано в центре масс вертолета. Зная направление осей, можно определить силы, действующие в продольной, поперечной и азимуталь­ной плоскости, а также моменты этих сил. Взаимное расположение координатных

систем, направления осей, углов и моментов показано на рис 1.

Рис.1 Связанная система координат

В соответствии с ГОСТ 22499-77 "Аппараты винтокрылые, механика полета в атмосфере" приняты следующие обозначения:

Ох - продольная ось вертолета, проходит параллельно строитель­ной оси фюзеляжа, лежит в плоскости симметрии и направлена вперед к носу вертолета;

Оу - нормальная ось вертолета, лежит в его плоскости симметрии и направлена перпендикулярно оси Ох в сторону несущего винта;

Оz - поперечная ось, направлена перпендикулярно плоскости сим­метрии вертолета в сторону его правого борта.

Оси связанной системы координат и образуемые ими плоскости явля­ются базовыми при установке приборов, фиксирующих угловое положение вертолета по отношению к земле, - авиагоризонта, компаса и других. Пространственное положение вертолета относительно

5

связанных осей характеризуется углами тангажа, крена и рыскания.

Угол тангажа υ - угол между продольной осью Ох и местной гори­зонтальной плоскостью; положителен, если продольная ось проходит выше горизонтальной плоскости.

Угол крена γ - угол между нормаль­ной осью Оу и вертикальной плоскостью, проходящей через ось Ох; положителен при правом крене.

Угол рыскания ψ - угол между проек­цией продольной оси Ох на местную горизонтальную плоскость и кур­сом полета; положителен при повороте вертолета влево.

Изменение углов тангажа и крене пилот оценивает по положению остекления кабины относительно линии видимого горизонта или по показаниям авиагоризонта, Изменение угла рыскания определяется по показаниям курсовых приборов.

На вертолет действуют следующие моменты:

M_z - продольный момент. Вызывает вращение вертолета относительно поперечной оси Oz . Приводит к изменению угла тангажа. Положительные моменты называются кабрирующими, а отрицательные - пикирую­щими;

Мх - поперечный момент. Вызывает вращение вертолета относитель­но продольной оси Ох. Приводит к изменению угла крена. Является положительным при крене вправо и отрицательным при крене влево;

Му- путевой момент (момент рыскания). Вызывает вращение верто­лета относительно оси Оу. Приводит к изменению угла рыскания. Яв­ляется положительным при развороте вертолета влево и отрицательным при развороте вправо.

Ввиду того, что начало связанной системы координат располагается в центре масс, большое влияние на балансировку, устойчивость и управляемость оказывает центровка. Поэтому необходимо уяснить следующие вопросы:

- что понимаемся под центровкой;

- виды центровки, причины изменения центровки;

- влияние центровки на состояние равновесия вертолета;

- почему установлены пределы центровки;

- методы расчета в проверки центровки на вертолете.

Вывод. Знание принятых обозначений и системы отсчета необходимо для того, чтобы с помощью соответствующих схем и графиков понять особенности движения вертолета и управления им в продольной, попе­речной и азимутальной плоскостях.