Прочие
Характристика втулки несущего винта вертолета

Характристика втулки несущего винта вертолета

 

Втулки несущего винта (ВНВ) состоят из корпуса и рукавов подвески лопастей с шарнирами. Совершенство ВНВ во многом зависит от того, насколько удачно выбраны ее основные параметры. К числу таких параметров для шарнирных винтов прежде всего относятся:

  • —   разнос горизонтальных и вертикальных шарниров;

  • —   параметры, характеризующие кинематику НВ, т.е. определяющие характер изменения истинного угла установки лопасти от углов отклонения лопасти в плоскости взмаха , вращения Н, и коэффициента компенсатора взмаха к , ср ист= /((3 , £ , к) ;

  • —   параметры, характеризующие нагруженность подшипниковых узлов втулки;

  • —   параметры, определяющие демпфирующий момент относительно вертикального шарнира (Bill) Мg~ fg , £,).

 

Несущие винты вертолетов в зависимости от того, как в них осуществляется отклонение лопасти в плоскости взмаха, могут быть разделены на три основных типа:

  • —   с горизонтальными шарнирами (ГШ) ( 2.4.1, а-д);

  • —   с упругими элементами, выполняющими роль ГШ ( 2.4.1, е, ж);

  • —   без ГШ или заменяющих их упругих элементов ( 2.4.1, з).

В последнем случае требуемая податливость достигается подбором соответствующих жесткостных характеристик комлевой части лопасти и осевого шарнира (ОШ) втулки.

Изменение угла установки лопасти чаще всего осуществляется за счет ее поворота в ОШ. В некоторых НВ второго типа ОШ отсутствует, а угол установки лопасти меняется за счет закручивания упругого элемента.

В практической деятельности вертолетных фирм используются кинематические схемы втулок с различным расположением шарниров относительно оси вращения НВ. Различным сочетанием шарниров достигается решение ряда конкретных задач динамики НВ и характера нагружения подшипников шарнирных узлов.

Увеличение разноса ГШ повышает эффективность управления и допускаемый диапазон центровок вертолета, но при этом растут изгибающие моменты на валу главного редуктора. Из опыта отечественного вертолетостроения следует, что целесообразно иметь минимальный разнос ГШ, а необходимые запасы управления получать за счет соответственного подбора диапазона отклонения автомата перекоса (АП). Такой подход позволяет создать наиболее компактную и легкую конструкцию втулки, Увеличение числа лопастей вызывает определенные трудности с размещением сочленений в одной плоскости, что заставляет увеличивать разнос ГШ. Главным фактором, определяющим минимально допустимый разнос ВШ втулок обычной схемы, является обеспечение восстанавливающего момента Мштт, создаваемого центробежными силами лопасти. Необходимо

учитывать, что Мвт зависит от угла взмаха лопасти р.

Обычно разнос ВШ можно подбирать из условия, что диапазон углов отклонения лопасти в плоскости вращения (авторотация — взлет) составляет 12—18°.

При правильном выборе кинематики в этом случае обеспечивается устойчивость лопасти относительно ВШ. Вынос ВШ при принятых максимальных углах отклонения лопасти в плоскости вращения так не может быть уменьшен и должен быть пропорциональным максимальному крутящему моменту. Переход на современные лопасти из КМ с ул= 6—7 вместо ул= 3,5—5, как на вертолетах предыдущих поколений, требует определенного увеличения выноса ВШ, необходимого для сохранения диапазона углов отклонения в плоскости вращения. Это, естественно, влечет за собой некоторое возрастание массы втулки НВ. Выносом ВШ достигается изменение частот колебания лопасти в плоскости вращения, что связано с отстройкой от «воздушного» и «земного» резонанса. Совмещение ГШ и ВШ в виде карданного узла обеспечивает равномерное нагружение подшипников ГШ на всех режимах полета вертолета ( 2.4.1, б).

При механическом приводе лопастей НВ через втулку передается крутящий момент М от двигателя. Втулка воспринимает аэродинамические Т и Q и инерционные силы Р и моменты, возникающие на лопастях НВ, и передает их на фюзеляж ( 2.4.2).

Масса рукава втулки пропорциональна центробежной силе лопасти и его длине. Следовательно, для снижения массы втулки целесообразно максимально уменьшить длину рукава. Этому препятствует ряд ограничений. Длину рукава нельзя сделать меньше суммарного размера максимально придвинутых к корпусу узлов шарниров. Кроме того, сокращение рукава, особенно для втулок многолопастных винтов, связано с трудностями компоновочного характера.

Существенно уменьшается длина рукава (при заданном I штт) на втулке с порядком следования шарниров «ГШ-ОШ-ВШ» (вертолет «Чинук»,  2.4.1, в) и «ОШ-ГШ-ВШ» (вертолет «Флетиер»,  2.4.1, г). Конструктивная компоновка втулки с совмещенными шарнирами приведена на  2.4.3 (вертолет S-58).

Основными показателями, характеризующими совершенство конструкции шарнирных втулок НВ, являются:

  • —   несущая способность подшипников ГШ, ВШ и ОШ;

  • —   уровень напряжений в деталях, подверженных действию переменных нагрузок;

  • —   ресурс и возможность его дальнейшего увеличения;

  • —   работоспособность демпферов;

  • —   масса втулки;

  • —   технологичность деталей и узлов;

  • —   простота и удобство обслуживания.

 

авыаыва

Агрегаты техники

.

Лучшее в мире авиации

наверх