I.4 Условия равновесия

Согласно второму закону механики вертолет, как любое твердое тело, движется прямолинейно и равномерно и равнодействующая всех действующих нa него внешних сил равна нулю. Следовательно, необходимым условием установившегося полета вертолета является равновесие внешних сил: = 0, где Fi- вектор какой-либо силы.

Однако внешние силы, за исключением силы тяжести, как правило, не проходят через центр масс. Следовательно, они создают моменты относительно центра масс, стремящиеся развернуть вертолет в про­странстве.

Аэродинамические силы и их направление зависят от ориентации вертолета относительно направления движения. Следовательно, при неизменной скорости набегающего потока

8

равновесие сил сохраня­ется лишь в том случае, если вертолет не поворачивается относитель­но воздушного потока. Для этого к условию равновесия сил необходимо добавить уравнение равновесия моментов: , где Mi– вектор момента силы Fi относительно центра масс.

Выводы:

1. Условием полного равновесия вертолета является равенство нулю алгебраической суммы внешних сил и их моментов относительно центра масс.

2. Полного равновесия пилот добивается путем балансировки вертолета, в процессе которой изменяется тяга несущего и рулевого винтов.

Балансировка вертолета рассматривается относительно осей Ох, Оу , Oz и соответственно подразделяется на продольную, попереч­ную и путевую. Поперечная и путевая балансировки объединяются общим понятием боковая балансировка.

Контрольные вопросы:

1. Что понимается под балансировкой вертолета ?

2. Что такое связанная система координат ?

3. Какие углы характеризуют пространственное положение вертолета?

4. Как действуют моменты относительно осей Ох,Оу,Oz ?

5. Что понимается под центровкой вертолета ? Почему установлены ограничения по передней и задней центровкам ?

6. Какое влияние на поведение вертолета оказывает вертикальная и поперечная центровки ?

7. Назовите причины изменения центровки на вертолете. Как рассчитывается и проверяется центровка перед полетом ?

8. Сформулируйте условия полного равновесия вертолета.

1.5 Продольная балансировка

Целью продольной балансировки является выдерживание пилотом заданного угла тангажа и поступательной скорости вертолета. Верто­лет считается сбалансированным, если он находится в состоянии равновесия под действием сил и моментов, действующих в продольной плоскости, перпендикулярной поперечной оси Oz .

На вертолет Ми-8 в полете действуют следующие продольные момен­ты (рис.3):

- момент несущего винта Мzн = Rн·Х_Т эф.

Х_Тэф-эффективная центровка вертолета, представляющая собой расстояние между вектором полной аэродинамической силы НВ Rн и центром масс вертолета;

- инерционный момент на втулке за счет разноса горизонтальных шарниров (ГШ) Mzr.

9

С уммарный момент от НВ и разноса ГШ является пикирующим на моторном режиме полета и кабрирующим на режиме самовращения НВ. Он зависит от центровки и балансировочного наклона конуса враще­ния НВ;

Рис. 3. Продольная балансировка вертолета.

- момент рулевого винта Mzр. Представляет собой реактивный момент РВ. Является кабрирующим на всех режимах полета и зависит oт углов установки лопастей РВ;

- момент фюзеляжа Mzф. Возникает за счет обдувки фюзеляжа встречным и индуктивным потоками. Суммарный момент фюзеляжа являет­ся кабрирующим на малых скоростях полета и при самовращении НВ, а на режимах моторного полета – пикирующим;

- момент стабилизатора Mzс_Т. На режимах полета с работающими двигателями является кабрирующим, так как при отрицательном угле установки подъемная сила стабилизатора Ус_Т направлена вниз. На режиме самовращения НВ момент Mzс_Т является пикирующим.

Условием продольного равновесия вертолета является равенство нулю алгебраической суммы продольных моментов, действующих относи­тельно поперечной оси 0z:

= -Mzн – Mzr Mzф Mzст + Mzр =0. _(I)

Из _{уравнения} (I) следует, что вертолет находится в состоянии продольного равновесия при определенном значении момента от несуще­го винта Mzн. При изменении моментов Mzн и Mzr равновесие нару­шается, и вертолет переходит на новый режим полета. Следовательно, для балансировки вертолета пилот должен с помощью РУ изменить

наклон конуcа вращения НB. При этом изменяется направление полной аэродинамической силы НВ Rн, эффективная центровка Х_Тэф, а значит и продольный момент от НВ.

В установившемся полете пилот стремится выдержать прямолинейное и равномерное движение вертолета, для чего РУ удерживается в балансировочном положении и незначительно отклоняется лишь для парирования возмущений.

10

Отклонение конуса вращения НВ кинематически связано с органами управления - кольцом автомата перекоса и РУ и зависит от следую­щих факторов: скорости полета, центровки, режима работы двигателей.