Факторы, влияющие на углы взмаха

1. Режим работы НВ. Чем больше скорость набегающего потока Vo, тем больше эффективная скорость обтекания наступающих лопастей и меньше ско­рость отступающих. Увеличиваются прирост скорости обтекания, инерционные силы взмаха и, следовательно, углы взмаха.

2. Углы установки лопастей (шаг НВ). Чем больше углы установки лопастей j, тем больше коэффициенты тяги лопастей С_Т. Увеличивают­ся подъемные силы наступающих лопастей. Увеличиваются углы взмаха лопастей (амплитуда взмаха).

3. Частота вращения НВ. Оказывает влияние на окружные скорости и центробежные силы лопастей. Однако центробежные силы в 10-12 раз больше подъемных сил, т. е. их влияние более значительно. Поэтому при увеличении частоты вращения НВ n_н углы взмаха стремятся к ну­лю (лопасти приближаются к КПВ), при уменьшении n_н углы взмаха ло­пасти возрастают ("заброс" лопастей).

4. Аэродинамическое демпфирование лопастей. Сущность явления состоит в следующем: при взмахе лопасти вверх со скоростью взмаха Vвзм (например, в ази­муте 90°) на элементы лопасти воздействует дополнительный осевой поток сверху вниз. Углы атаки элементов уменьшаются (рис. 1.15).

Рис. 1.15 Аэродинамическое демпфирование лопасти

 

Поэтому значение подъемной силы Уал поднимающейся лопасти уменьшается, что препятствует интенсивному взмаху лопасти вверх.

При взмахе лопасти вниз (например, в азимуте 270°) дополнительный осе­вой поток воздействует на элементы лопасти снизу вверх. Углы атаки элементов увеличиваются. Значение подъемной силы Уал опускающейся лопасти увеличивается, что препятствует интенсивному взмаху лопасти вниз.

Таким образом, в процессе взмахов лопастей за счет изменения углов атаки происходит естественное гашение маховых колебаний (демп­фирование).

 

Рис.1.16 Изменение углов атаки элементов лопастей от азимута

 

Характер изменения углов атаки элементов лопастей a_r в зависимости от азимута показан на рис. 1.16.

Из рисунка видно, что углы атаки наступающих лопастей уменьшаются, а отступающих- уве­личиваются по сравнению с осевым обтеканием. Причем, увеличение уг­лов атаки на отступающих лопастях происходит в большей степени, чем уменьшение на наступающих лопастях (оказывает влияние действие си­лы тяжести на опускающихся лопастях).

Наименьшие углы атаки лопасть имеет в азимуте 90°, наибольшие имеют концевые элементы лопасти в азимуте 270°. Поэтому при опреде­ленных условиях на концах отступающих лопастей в азимуте 270° возни­кает явление срыва потока (рис.1.17):

Срыв потока на этапах 1,2,3,4 развивается вследствие увеличения углов атаки отступающих лопастей больше критических значений при их движении вниз.

Рис.1.17 Явление срыва потока на профиле лопасти

 

 

Влияние срыва потока на аэро­динамические характеристики НВ рассматривается отдельно.

5. Масса лопастей. При увеличении массы лопастей углы взмаха уменьшаются. Вследствие значительного преобладания центробежной си­лы над силой тяжести (более чем в 50 раз) лопасть приближается к плоскости вращения.

6. Положение кольца автомата перекоса (циклического шага). Рас­сматривается в теме «Управление НВ».

Регулятор взмаха

Интенсивные маховые движения лопастей нежелательны, так как они приводят к следующим отрицательным явлениям:

- возрастают динамические нагрузки на конструкцию несущей системы;

- возникает опасность удара лопастей по ограничителям ГШ и хвос­товой балке;

- затрудняется балансировка вертолета в полете при сильной тур­булентности воздуха, а также при висении с ветром;

- расширяется зона срыва потока на концевых элементах отступаю­щих лопастей;

- возникает явление неустойчивости маховых движений ("заброс" ло­пастей), вызываемое кинематическим увеличением углов установки ло­пастей при наличии отставания лопастей относительно ВШ.

Существует несколько способов ослабления маховых движений:

- аэродинамическое демпфирование лопастей;

- действие центробежных сил лопастей;

- применение механического регулятора взмаха.

Первые два способа недостаточны для получения приемлемых динами­ческих характеристик НВ, поэтому в конструкцию системы управления НВ введен механический регулятор взмаха (поводковая компенсация). Регулятор взмаха - это кинематическая связь между подвижным коль­цом тарелки автомата перекоса и осевым шарниром (ОШ) лопасти (рис. 1.18).

 

Рис.1.18 Регулятор взмаха лопасти

 

 

Конструктивно поводковая компенсация достигается смещением точки крепления тяги управления углами установки лопасти (промежуточного шарнира) параллельно оси ГШ на расстояние а. При этом промежуточный шарнир образует с ГШ угол σ_к (рис. 1.18).

К_d=tg σ_к =а/в — это характеристика регулятора взмаха. Принцип действия регулятора заключается в том, что ось поворота лопасти не совпада­ет с осью ГШ, а проходит под углом σ_к.

Это приводит к тому, что при некотором угле взмаха лопасти, например вверх, её передняя кромка проходит путь меньше, чем задняя. Поэтому при движении лопасти вверх она одновременно поворачивается относительно осевого шарнира (ОШ) на уменьшение угла установки j.

Про­исходит уменьшение углов атаки элементов, коэффициента тяги С_Т , прироста подъемной силы лопасти Уал. Следовательно, это препятст­вует увеличению угла взмаха.

При движении вниз лопасть поворачивается на увеличение угла уста­новки, при этом увеличиваются углы атаки, коэффициент С_Т и прирост подъемной силы, что препятствует уменьшению угла взмаха лопасти.

Выводы: 1. С помощью регулятора взмаха механическим способом по­вышается аэродинамическое демпфирование лопастей. Чем больше значе­ние К_d регулятора, тем значительнее изменение углов установки ло­пастей при взмахе, тем выше эффективность работы регулятора. Однако с ростом К_d увеличиваются углы атаки на опускающихся лопастях, быстрее на­ступает явление срыва потока. Для Ми-8 выбрано оптимальное значение: К_d = 0,5.

2. Работа регулятора взмаха дает следующие преимущества работы НВ: более равномерное распределение тяг лопастей по ометаемой площади, ускоряется переход НВ на режим самовращения (рассматривается в теме «Особые случаи полета»), НВ имеет более выгодный боковой завал конуса вращения.