
- •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
Контрольные вопросы
1. Какие моменты крена и поперечные силы действуют на вертолет ?
2. Почему возможны способы балансировки либо с креном без скольжения либо со скольжением без крена ?
3. Какую зависимость показывает балансировочная кривая ?
4. Как изменятся поперечное равновесие:
- при боковом ветре справа ? слева ?
- при увеличении скорости ? уменьшении скорости ?
- при даче правой педали ? левой педали ?
- при повышении режима работы двигателей ?
- при смещении центра масс вправо ?
5. Как изменяется балансировочный угол крена на различных скоростях полета ?
1.7 Путевая балансировка
Целью путевой балансировки является сохранение равновесия сил и моментов, действующих в азимутальной плоскости относительно нормальной оси 0у. На вертолете Ми-8 относительно оси Оу действуют следующие моменты рыскания:
19
- реактивный момент несущего винта Мyн. Он образуется из-за сил сопротивления вращению НВ и направлен против вращения НB, передается на втулку и трансмиссию, стремится развернуть вертолет влево по полету;
- момент от тяги рулевого винта МУР =Трв· ℓРВ. Действует на плече ℓРВ за счет выноса РВ относительно центра масс вертолета. Стремится развернуть вертолет вправо по полету.
На режиме самовращения НВ вертолет под действием крутящего (увлекающего) момента НВ разворачивается вправо. Поэтому РB переводится на отрицательные углы установки, и момент МУР имеет противоположное направление, т.e. разворачивает вертолет влево;
- момент рыскания от боковой силы фюзеляже МУФ. Возникает только в полете со скольжением. В этом случае центр давления фюзеляжа находится позади центра масс вертолета на расстоянии ℓФ.
На моторных режимах полета боковая сила фюзеляжа направлена вправо по полету, и момент МУФ действует влево. На режиме самовращения МУФ действует вправо. Следовательно, на любом режиме полета момент рыскания фюзеляжа МУФ совпадает по направлению с реактивным (крутящим на РСНВ) моментом НВ.
Вертолет находится в состоянии путевого равновесия, если алгебраические суммы поперечных сил и их моментов относительно нормальной оси ОУ равны нулю.
Следует учитывать, что движение вертолета по рысканию (относительно оси Оу) взаимосвязано с его движением по крену (относительно оси Ох). Поэтому путевое равновесие рассматривается в сочетании с поперечным равновесием вертолета и может осуществляться двумя способами; и без крена, и со скольжением (рис.11,а и 11,б).
В зависимости от этого условия равновесия сил и моментов имеют следующий вид:
Балансировка без скольжения
ΣFZ=Zн+GSin
-
Трв=0;
ΣMу=Мун
– Mур
=0.
20
Рис.11 Способы путевой балансировки
а) С креном без скольжения б) Без крена со скольжением
Балансировка со скольжением
ΣFZ=Zн+Zф - Трв = 0;
ΣMу=Мун + Mуф – Mур =0.
В полете со скольжением вертолет движется с некоторым аэродинамическим углом сноса (рис.11,6). В этом случае тяга РВ должна быте больше, чем для балансировки без скольжения, так как необходимо уравновесить дополнительный момент от боковой обдувки фюзеляжа МУФ. Поэтому полет со скольжением выполняется с меньшими запасами путевого управления, чем без скольжения.
Из уравнений следует, что путевая балансировка вертолета на заданном режиме осуществляется при определенном моменте, создаваемом тягой рулевого винта МУР. Следовательно, при переходе на другой режим полета необходимо изменить и тягу РВ.
Рис.
12 Балансировочная кривая шага РВ от
скорости по прибору
Для
каждого режима полета можно определить
балансировочные углы установки лопастей
рулевого винта
РВ,
при которых вертолет будет находиться
в состоянии путевого равновесия. На
рис.12 приведены балансировочные кривые
вертолета Ми-8, представляющие собой
графическую зависимость углов
установки лопастей РВ
РВ
от скорости полета. Анализ кривых
показывает следующее:
- на всех режимах моторного полете углы РВ имеют положительное значение, т.e. требуется отклонение правой педали вперед;
- на режиме горизонтального полета с увеличением скорости до экономической Vэк
21
балансировочные углы РВ уменьшаются. Это объясняется тем, что уменьшается потребная мощность НВ, а значит шаг НВ и его реактивный момент. Под действием неуравновешенного момента от тяги РВ вертолет будет разворачиваться вправо. Поэтому для восстановления путевого равновесия требуется уменьшить углы установки лопастей РВ;
- на скоростях полета больше экономической, несмотря на увеличение потребной мощности НВ и его реактивного момента, углы установки лопастей РВ почти не изменяются,так как РВ продолжает увеличивать тягу вследствие косой обдувки;
- при скоростях полета больше 170 км/ч балансировочные углы РВ увеличиваются, так как потребная мощность НВ продолжает увеличиваться, а условия работы РВ ухудшаются вследствие потерь на вихреобразование;
- при уменьшении мощности до нуля (режим самовращения НВ) РВ переводится на отрицательные углы установки, т.е. на режиме самовращения НB требуются наибольшие отрицательные углы установки РВ;
- при увеличении мощности двигателей (шага НВ) балансировочные углы РВ на соответствующих скоростях полета должны быть больше. При работе двигателей на взлетном режиме тяга РВ близка к максимальной, а правая педаль почти полностью отклонена вперед. Запас по путевому управлению почти полностью отсутствует.
Следует помнить: при нарушении установленных ограничений по скорости бокового ветра, массе вертолета, частоте вращения НВ потребные углы установки лопастей РВ могут быть больше максимально допустимых для вертолета Ми-8. В этом случае возможна нехватке полного хода правой педали - вертолет становится неуправляемы и разворачивается влево.
Выводы:
1. Боковое движение вертолета состоит из двух связанных между собой движений по крену и рысканию.
2. В состоянии бокового равновесия сохраняется равенство между собой сил, а также их моментов, действующих в поперечной и азимутальной плоскостях.
3. Боковая балансировка вертолета Ми-8 осуществляется с помощью отклонений РЦШ и педалей.
4. С помощью балансировочных кривых определяются запасы поперечного и путевого управления вертолета Ми-8 на различных режимах полета.
5. На боковую балансировку вертолета основное влияние оказывает работа рулевого винта. Поэтому знание особенностей аэродинамики РВ позволяет лучше понять физический смысл летных ограничений вертолета Ми-8.