2.2 Действие демпфирующих моментов

Демпфирующие моменты вертолета по своей природе являются аэродина­мическими.

Они вызваны появлением сил и моментов, препятствующих развитию возмущенного движения. Так, при колебаниях физического маятника силы сопротивления воздуха оказывают демпфирующее дейст­вие и гасят эти колебания.

На вертолете демпфирующие силы и моменты возникают на стабили­заторе, фюзеляже, несущем и рулевом винтах. Направление этих сил и моментов можно определить только в процессе вращения или перемещения вертолета.

Например, при изменении угла тангажа вертолете с некоторой угловой скоростью вращения _z на стабилизаторе появляется прирост подъемной силы ∆ У_ст , так как при наличии обдувки от окружного вращения изменя­ется угол атаки стабилизатора . Прирост подъемной силы ΔУ_ст направлен против вращения и вызывает момент относительно центра масс ΔМ_ст, останавливающий вращение (рис.18):

∆ _ст = ; ∆М_ст =∆У_ст · ℓ_ст .

Рис. 18. Демпфирующие свойства стабилизатора вертолета

Необходимо заметить, что момент ∆М _ст не может возвратить вертолет к исходному состоянию равновесия, а лишъ препятствует его вращению, так как сила ∆У_ст исчезает после

30

остановки вращения.

Аналогично возникают демпфирующие моменты от аэродинамических сил фюзеляжа вертолета. Наиболее сильное демпфирующее действие на вертолет оказывает несущий винт. При изменениях угла крена или тангажа возникает угловое ускорение вертолета. Из-за инер­ции лопастей НВ и их шарнирной подвески ось конуса вращения несущего винта с отставанием следует за его конструктивной осью (рис.19). Следовательно, отклонение вектора полной аэродинамической силы R_h от оси вала НВ приводит к появлению момента демпфирования М_q, препятствующего вращению:

Рис.19. Демпфирующие свойства НВ вертолета без разноса ГШ

Как известно, отклонение оси конуса вращения НВ вызывает появ­ление инерционного момента на втулке за счет разноса горизонталь­ных шарниров М_гш (рис.20). Момент М_гш действует в плоскости силы R_h и стремится совместить с ней ось вала винта. Таким образом, при наличии разноса ГШ момент демпфирования НВ М_q определяется суммой:

Рис.20. Демпфирующие свойства НВ вертолета при разнесенных ГШ

31

Момент М_q будет тем больше, чем выше расположен винт относи­тельно центра масс и чем больше разнос ГШ.

Демпфирующие свойства несущего винта проявляются также при вертикальных перемещениях вертолета. Так, при увеличении верти­кальной скорости подъема V_у тяга НВ уменьшается из-за уменьшения углов атаки элементов лопастей. Движение вертолета замедляется. При вертикальном снижении, наоборот, тяга НВ возрастает вследст­вие увеличения угла атаки элементов, т.е. НВ способен гасить броски вертолета при выполнении полета в зоне повышенной турбулент­ности воздуха.

Наличие на вертолете рулевого винта способствует повышению путевого демпфирования. Например, при увеличении угловой скорости вращения вертолета влево тяга РВ будет возрастать за счет дополнительной осевой обдувки справа. Поэтому в случае повреждения РB резко снижается способность вертолета к путевой стабилизации.

Вывод. Демпфирующие свойства оказывают определяющее влияние на устойчивость вертолета, так как способствуют затуханию колебаний и переходу вертолета к исходному установившемуся движению. При слабом демпфировании колебания становятся незатухающими. Полет на динамически неустойчивом вертолете требует постоянного вмешатель­ства пилота, точности пилотирования и повышенного внимания.

Отличительной особенностью вертолетов является взаимное влияние движений по тангажу, крену и рысканию. Так, продольные движения вертолета (относительно поперечной оси 0_Z) приводят к изменению аэродинамических сил НВ и РВ. Появляются дополнительные моменты крена (относительно продольной оси 0х ) и рыскания (относительно нормальной оси 0у ), следовательно, начинаются движения попереч­ные и путевые. Наиболее тесная связь проявляется в полете между движениями по крену и рысканию.

Возмущенное движение вертолета имеет сложный пространственный характер. Поэтому в целях лучшей наглядности и простоты изучения устойчивость вертолета рассматривается в виде продольной, поперечной и путевой.