
- •I. Равновесие и балансировка вертолета
- •1.1 Общие положения
- •1.2 Связанная система координат
- •I.3 Центровка вертолета
- •I.4 Условия равновесия
- •1.5 Продольная балансировка
- •1.5.1 Балансировочные кривые вертолета Ми-8 продольной балансировки
- •Отклонений кольца ап от скорости по прибору
- •Контрольные вопросы:
- •1.6 Поперечная балансировка
- •1.6.1 Поперечная балансировка с креном.
- •1.6.2 Поперечная балансировка без крена со скольжением
- •1.6.3 Балансировочные кривые вертолета Ми-8 поперечной балансировки
- •От скорости по прибору
- •Контрольные вопросы
- •1.7 Путевая балансировка
- •Контрольные вопросы
- •1.7.1. Особенности аэродинамики рулевого винта
- •Контрольные вопросы
- •2.Устойчивость вертолета
- •2.1. Основные понятия и рекомендации
- •2.2 Действие демпфирующих моментов
- •2.3. Продольная статическая устойчивость по углу атаки.
- •При случайном изменении угла атаки
- •2.4. Продольная статическая устойчивость по скорости
- •2.5. Динамическая устойчивость продольного движения
- •2.5.1. Устойчивость на режиме висения
- •2.5.2. Устойчивость в поступательном движении
- •2.6. Боковая статическая устойчивость
- •2.6.1. Динамическая устойчивость бокового движения
- •3. Управляемость вертолета
- •3.1. Основные понятия и рекомендации
- •3.2. Критерии управляемости вертолета
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:
Mz - 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.