Аэродинамические силы, действующие на вертолет

При вращении несущего винта суммарные подъемные силы лопастей создают полную аэродинамическую силу НВ - Rнв_, приложенную к центру втулки и направленную по оси конуса НВ. Для горизонтального полета необходимо полную аэродинамическую силу Rнв наклонить вперед для создания пропульсивной силы Ха нв. Также для горизонтального полета необходимо иметь подъемную силу Уа нв для создания вертикальной тяги. Для парирования реактивного момента несущего винта на вертолетах одновинтовой схемы применен рулевой винт, тяга которого Ррв, умноженная на длину хвостовой балки, создает момент рулевого винта. Но сама сила Ррв в горизонтальной плоскости смещает вертолет влево по направлению силы. Чтобы этого не происходило необходимо создавать и боковую силу Zа нв для компенсации тяги рулевого винта, чтобы вертолет не перемещало влево по оси ОУ.

Рулевой винт

Рулевой винт аэродинамически аналогичен несущему винту. Все аэродинамические характеристики, все эволюции работы лопасти РВ (взмахи, качания) аналогичны несущему винту.

Рулевой винт служит для парирования реактивного момента несущего винта и для путевого управления. Но конструктивно РВ отличается от НВ. На вертолете Ми-8 применена конструкция РВ на карданном подвесе. У лопастей имеется только осевой шарнир для изменения углов установки лопастей РВ. Углы установки изменяются от +21^о (правая педаль на упоре) до -7,5^о (левая педаль на упоре). Отрицательные углы установки лопасти необходимы для режима самовращения НВ, когда несущий винт, вращаясь на режиме самовращения (РСНВ) создает увлекающий момент и для его парирования тягу РВ необходимо направлять в другую сторону, нежели при моторном полете. Карданный подвес лопастей РВ предусматривает жесткое крепление комля лопасти к втулке с небольшим (порядка 1^о) углом конусности. Таким образом, в отличие от винта классического типа маховые колебания всех лопастей карданного РВ, жестко закрепленного на одном общем корпусе втулки, являются взаимосвязанными. Конусность РВ в плоскости вращения создается в основном изгибом лопастей. На вертолете Ми-8Т рулевой винт расположен справа (по полету) от концевой балки и по воздействию на концевую балку является толкающим. На вертолете Ми-8МТВ (АМТ) рулевой винт находится слева от концевой балки и является тянущим.

Развернув РВ в другую сторону, в отличие от Ми-8Т, получили ряд преимуществ от аэродинамики, не изменяя конструкции несущей системы. Так, на висении лопасти рулевого винта Ми-8Т работают в отступающем потоке, отбрасываемым несущим винтом и Wэф образуется из разности скорости набегающего потока и окружной скорости. На Ми-8МТВ (АМТ) лопасть РВ движется навстречу потоку от несущего винта и Wэф образуется из суммы скоростей набегающего потока и окружной. Так как в формуле создания подъемной силы элемента лопасти подъемная сила зависит от квадрата скорости, то изменив картину обтекания лопасти РВ на Ми-8 МТВ (АМТ) сумели существенно увеличить эффективность РВ, что положительно повлияло на летные характеристики и ограничения на висении и рулении.