Llogaritja e vidës mund të ndahet me kusht në tre faza të njëpasnjëshme.

Qëllimi i fazës së parë të llogaritjes është të përcaktojë rrezen e vlerësuar, shtytjen dhe efikasitetin e helikës.

Të dhënat fillestare të fazës së parë janë:

Këshillohet që të kryeni llogaritjen duke përdorur sistemit ndërkombëtar Njësitë SI.

Nëse shpejtësia e rotorit është vendosur në rrotullime në minutë, atëherë përdorni formulën

Duhet të konvertohet në radianë për sekondë.

Shpejtësia e projektimit të vidës V zgjidhet në varësi të qëllimit të ALS dhe vlerës

Ku K është cilësia maksimale aerodinamike e llogaritur e një avioni ultra të lehtë; m është pesha e ngritjes.

Hengra
Me vlerat E nga 1000 në 1500 për shpejtësinë e projektimit të helikës V o këshillohet të merret shpejtësia e lundrimit V cr.

Dhe me vlerat E më shumë se 1500 për shpejtësinë e projektimit, ju mund të merrni shpejtësinë e llogaritur nga formula

Kur zgjidhni V o, duhet të merret parasysh fakti se për një fuqi të caktuar motori, një rënie në shpejtësinë e projektimit V çon në një ulje të shpejtësisë maksimale të fluturimit, dhe rritja e saj çon në një përkeqësim të karakteristikave të ngritjes së një ALS.

Bazuar në kushtin e shmangies së prurjeve transonike, shpejtësia e majës së tehut u. nuk duhet të kalojë 230 ... 250 m / s dhe vetëm në rastet individuale kur kutia e marsheve nuk supozohet të jetë e instaluar dhe helika nuk mund të heqë fuqinë e plotë të motorit, lejohet deri në 260 m / s.

Është jopraktike të zgjedhësh vlerën fillestare të efikasitetit të dëshiruar mbi 0,8 për shpejtësi të lartë dhe mbi 0,75 për ALS me shpejtësi të ulët, pasi në praktikë është e pamundur. Hapi i zvogëlimit të tij mund të merret fillimisht i barabartë me 0.05 dhe më pas të zvogëlohet ndërsa i afrohet vlerës aktuale të efikasitetit.

Bazuar në të dhënat fillestare, përcaktohen në mënyrë sekuenciale:

Nëse rrezja e kërkuar R rezulton të jetë më e madhe se kufiri R GR, atëherë kjo do të thotë që efikasiteti i specifikuar fillimisht nuk mund të merret. A është e nevojshme të zvogëlohet me vlerën e zgjedhur dhe të përsëritet cikli, duke u nisur nga përcaktimi i një vlere të re? ...

Cikli përsëritet derisa të plotësohet kushti RR ГР. Nëse plotësohet ky kusht, atëherë kontrollohet nëse shpejtësia periferike e majës së tehut u K nuk e kalon vlerën e lejuar u K.GR.

Nëse u K u K. GR, atëherë një vlerë e re vendoset me një shumë më të vogël se ajo e mëparshme dhe cikli përsëritet.

Pas përcaktimit të vlerave të rrezes R, shtytjes P dhe efikasitetit të helikës, mund të vazhdoni në fazën e dytë të llogaritjes.

Faza e dytë e llogaritjes së helikës

Qëllimi i fazës së dytë të llogaritjes është të përcaktojë shtytjen, konsumin e energjisë dhe dimensionet gjeometrike helikë.

Të dhënat fillestare për fazën e dytë të llogaritjes janë:

Për llogaritjet, tehu i helikës (Fig. 6.7)

Figura 6.7 Veprimi i forcës së rrjedhës në elementët e tehut të helikës

Ai është i ndarë në një numër të kufizuar seksionesh me dimensione bR .. Në këtë rast, supozohet se nuk ka rrotullim të tehut në çdo seksion të zgjedhur dhe shpejtësitë dhe këndet e rrjedhës përgjatë rrezes nuk ndryshojnë. Me një ulje të R, domethënë me një rritje të numrit të seksioneve të konsideruara, gabimi i shkaktuar nga supozimi i pranuar zvogëlohet. Praktika tregon se nëse për çdo seksion marrim shpejtësitë dhe këndet e natyrshme në seksionin e tij qendror, atëherë gabimi bëhet i parëndësishëm kur tehu ndahet në 10 seksione me R = 0,1r. Mund të supozohet se tre seksionet e para, të numëruara nga boshti i vidës, ato nuk japin shtytje, ndërsa konsumojnë 4 ... 5% të fuqisë së motorit. Kështu, këshillohet që të kryhet llogaritja për shtatë seksione nga = 0.3 në = 1.0.

Vendosur gjithashtu:

Këshillohet që të vendosni gjerësinë fillestare maksimale relative të tehut për helikat prej druri të barabartë me 0,08.

Ligji i ndryshimit të gjerësisë së tehut dhe trashësisë relative mund të specifikohet në formën e një formule, tabele ose vizatimi të helikës (Fig. 6.1).

Fig 6.1 Helika me hapje fikse

Vlerat e këndeve të sulmit të seksioneve të zgjedhura përcaktohen nga projektuesi, duke marrë parasysh cilësinë e anasjelltë aerodinamike. Vlerat e koeficientëve Cy dhe K = 1 / janë marrë nga grafikët në Fig. 6.4 dhe 6.5, duke marrë parasysh profilin e zgjedhur dhe vlerat e dhe.

Fig 6.4 Varësia e koeficientit të ngritjes dhe cilësisë së anasjelltë aerodinamike nga këndi i sulmit dhe trashësia relative për fletën ajrore ВС-2

Fig 6.5 Varësia e koeficientit të ngritjes dhe cilësisë së kundërt aerodinamike nga këndi i sulmit dhe trashësia relative për fletën ajrore RAF-6

Hapi i parë në fazën e dytë të llogaritjes është përcaktimi i shpejtësisë së rrjedhës V në rrafshin e vidës. Kjo shpejtësi përcaktohet nga formula

Përftuar nga zgjidhja e përbashkët e ekuacioneve të shtytjes dhe rrjedhës së ajrit që kalon nëpër zonën e përfshirë nga helika.

Vlerat e supozuara të shtytjes P, rrezes R dhe zonës S ohm janë marrë nga faza e parë e llogaritjes.

Nëse, si rezultat i llogaritjes, rezulton se fuqia e konsumuar nga helika ndryshon nga ajo e disponueshme jo më shumë se 5 ... 10%, atëherë faza e dytë e llogaritjes mund të konsiderohet e përfunduar.

Nëse fuqia e konsumuar nga helika ndryshon nga fuqia e disponueshme me 10 ... 20%, atëherë është e nevojshme të rritet ose të zvogëlohet gjerësia e tehut, duke marrë parasysh që konsumi i energjisë dhe shtytja e rotorit ndryshojnë afërsisht në proporcion me korda e tehut. Diametri, trashësitë relative dhe këndet e instalimit të seksioneve mbeten të pandryshuara.

Në disa raste, mund të rezultojë se fuqia e konsumuar nga helika dhe shtytja e saj janë më shumë se 20% të ndryshme nga ato të supozuara bazuar në rezultatet e fazës së parë të llogaritjes. Në këtë rast, sipas raportit të kapaciteteve të konsumuara dhe të disponueshme

Duke përdorur grafikun (Fig. 6. 10), përcaktohen vlerat e koeficientëve k R dhe k P. Këta koeficientë tregojnë se sa herë është e nevojshme të ndryshohet rrezja dhe shtytja e supozuar e helikës, të cilat janë ato fillestare për fazën e dytë të llogaritjes. Pas kësaj, faza e dytë e llogaritjes përsëritet.

Figura 6.10 Varësia e faktorëve korrigjues nga raporti i fuqisë së konsumuar dhe të disponueshme

Në fund të fazës së dytë të llogaritjes, dimensionet gjeometrike të vidës (R, r, b, c dhe) të nevojshme për prodhimin në njësi të përshtatshme për prodhimin e saj përmblidhen në një tabelë.

Faza e tretë e llogaritjes së helikës

Qëllimi i fazës së tretë është të kontrolloni forcën e helikës. Kjo fazë e llogaritjes reduktohet në përcaktimin e ngarkesave që veprojnë në seksione të ndryshme të tehut dhe krahasimin e tyre me ato të lejuara, duke marrë parasysh gjeometrinë dhe materialin nga i cili janë bërë tehet.

Për të përcaktuar ngarkesat, tehu ndahet në elementë të veçantë, si në fazën e dytë të llogaritjes, duke filluar me një seksion = 0,3 me një hap nga 0,1 në = 1.

Çdo element i zgjedhur i tehut me masë m në rreze r (Fig. 6.11) veprohet nga një forcë inerciale

Figura 6.11 Veprimi i forcës i forcave aerodinamike në elementin e tehut të helikës

Dhe forca aerodinamike elementare F. Nën ndikimin e këtyre forcave, nga të gjitha seksionet elementare, tehu shtrihet dhe përkulet. Si rezultat, sforcimet elastike-ngjeshëse lindin në materialin e tehut. Më i ngarkuari (Fig. 6.12)

Figura 6.12 Shpërndarja e sforcimeve në seksionin e tehut të helikës

Fijet e anës së pasme të tehut shfaqen, pasi në këto fibra shtohen sforcimet nga forcat inerciale dhe momenti i përkuljes. Për të siguruar forcën e specifikuar, është e nevojshme që sforcimet aktuale në këto zona më të largëta nga boshti i seksionit të tehut të jenë më të vogla se ato të lejuara për materialin e zgjedhur.

Vlerat e rrezeve të kërkuara për llogaritjet, mbi të cilat ndodhen seksionet e konsideruara të tehut, akordet b, trashësitë relative dhe forcat F, merren nga tabelat e fazës së dytë të llogaritjes. Më pas, për secilin seksion, përcaktohen në vijimësi:

Faktori i mbushjes k 3 varet nga profili i përdorur për vidën. Për profilet më të zakonshme të vidhave, është e barabartë me: Clark-Y- k 3 = 0.73; BC-2- k 3 = 0,7 dhe RAF-6- k 3 = 0,74.

Pas llogaritjes së vlerave të P në çdo seksion të veçantë, ato përmblidhen nga fundi i lirë i tehut në seksionin në shqyrtim. Duke pjesëtuar forcën totale që vepron në çdo seksion të konsideruar me sipërfaqen e këtij seksioni, është e mundur të merren sforcimet në tërheqje nga forcat inerciale.

Sforcimet e përkuljes së tehut nën veprimin e forcave aerodinamike F përcaktohen si për një rreze konsol me ngarkesë të shpërndarë në mënyrë të pabarabartë.

Siç u përmend më herët, sforcimet maksimale do të jenë në fijet pasuese të tehut dhe përcaktohen si shuma e sforcimeve nga forcat inerciale dhe aerodinamike. Madhësia e këtyre sforcimeve nuk duhet të kalojë 60 ... 70% të forcës përfundimtare të materialit të tehut.

Nëse sigurohet forca e tehut, atëherë llogaritja e helikës mund të konsiderohet e plotë.

Nëse forca e tehut nuk sigurohet, atëherë është e nevojshme ose të zgjidhni një material tjetër më të qëndrueshëm, ose, duke rritur gjerësinë relative të tehut, të përsërisni të tre fazat e llogaritjes.

Nëse gjerësia relative e tehut tejkalon 0,075 për vidhat e bëra prej druri të fortë dhe 0,09 për vidhat e bëra prej druri të butë, atëherë faza e tretë e llogaritjes është e panevojshme, pasi forca e kërkuar sigurisht që do të sigurohet.

bazuar në materialet: P.I. Chumak, V.F. Krivokrysenko "Llogaritja dhe dizajni i një ALS"

Prezantimi

Dizajni i një helikopteri është një proces kompleks, në zhvillim me kalimin e kohës, i ndarë në faza dhe faza të ndërlidhura të projektimit. Avioni që krijohet duhet të kënaqë kërkesa teknike dhe në përputhje me karakteristikat teknike dhe ekonomike të specifikuara në specifikimet e projektimit. Termat e referencës përmbajnë përshkrimin fillestar të helikopterit dhe karakteristikat e tij të performancës, të cilat sigurojnë të lartë efikasiteti ekonomik dhe konkurrueshmëria e makinës së projektuar, përkatësisht: kapaciteti mbajtës, shpejtësia e fluturimit, diapazoni, tavani statik dhe dinamik, burimi, qëndrueshmëria dhe kostoja.

Termat e referencës përcaktohen në fazën e studimeve para-projektuese, gjatë së cilës kryhen kërkimi i patentave, analiza e zgjidhjeve teknike ekzistuese, puna kërkimore dhe zhvillimore. Detyra kryesore e hulumtimit para-projektues është kërkimi dhe verifikimi eksperimental i parimeve të reja të funksionimit të objektit të projektuar dhe elementeve të tij.

Në fazën e projektimit paraprak, zgjidhet skema aerodinamike, formohet pamja e helikopterit dhe llogariten parametrat kryesorë për të siguruar arritjen e karakteristikave të specifikuara të performancës së fluturimit. Këto parametra përfshijnë: peshën e helikopterit, fuqinë sistemi i shtytjes, dimensionet e rotorit kryesor dhe të bishtit, masa e karburantit, masa e pajisjeve instrumentale dhe speciale. Rezultatet e llogaritjes përdoren në zhvillim diagrami i paraqitjes helikopteri dhe hartimi i një fletë qendrimi për të përcaktuar pozicionin e qendrës së masës.

Dizajni i njësive individuale dhe asambleve të helikopterit, duke marrë parasysh zgjidhjet teknike të zgjedhura, kryhet në fazën e zhvillimit të një modeli teknik. Në këtë rast, parametrat e njësive të projektuara duhet të plotësojnë vlerat që korrespondojnë me projektin e projektimit. Disa nga parametrat mund të rafinohen për të optimizuar dizajnin. Gjatë projektimit teknik, bëhen llogaritjet e fortësisë aerodinamike dhe kinematike të njësive, përzgjedhja e materialeve strukturore dhe skemat strukturore.

Në fazën e projektit të punës, hartimi i vizatimeve të punës dhe montimit të helikopterit, specifikimet, listat e zgjedhjes dhe të tjera dokumentacioni teknik në përputhje me standardet e pranuara

Ky punim paraqet një metodologji për llogaritjen e parametrave të një helikopteri në fazën e projektimit paraprak, i cili përdoret për të përfunduar një projekt kursi në disiplinën "Projektimi i helikopterëve".

Llogaritja e peshës së ngritjes së helikopterit me përafrim të parë

ku është masa e ngarkesës, kg;

Pesha e ekuipazhit, kg.

Gama e fluturimit

Llogaritja e parametrave të rotorit kryesor të helikopterit

2.1 Rrezja R, m, e rotorit kryesor të një helikopteri me një rotor llogaritet me formulën:

ku është pesha e ngritjes së helikopterit, kg;

g - nxitimi për shkak të gravitetit, i barabartë me 9,81 m / s2;

p është ngarkesa specifike në zonën e fshirë nga rotori,

Vlera e ngarkesës specifike p në zonën e fshirë nga vidhosja zgjidhet sipas rekomandimeve të paraqitura në vepër / 1 /: ku p = 280

Marrim rrezen e rotorit të barabartë me R = 7.9

Shpejtësia këndore, s-1, e rrotullimit të rotorit kryesor është e kufizuar nga vlera e shpejtësisë periferike R të skajeve të tehut, e cila varet nga masa e ngritjes së helikopterit dhe arriti në R = 232 m / s.

2.2 Dendësia relative e ajrit në tavanet statike dhe dinamike

2.3 Llogaritja e shpejtësisë ekonomike në tokë dhe në tavan dinamik

Zona relative e pllakës ekuivalente të dëmshme përcaktohet:

Ku Se = 2.5

Vlera e shpejtësisë ekonomike në tokë Vz, km / orë është llogaritur:

Vlera e shpejtësisë ekonomike në tavanin dinamik Vdin, km / orë është llogaritur:

ku I = 1.09 ... 1.10 është koeficienti i induksionit.

2.4 Vlerat relative të maksimumit dhe ekonomik në tavanin dinamik të shpejtësive të fluturimit horizontal llogariten:

ku Vmax = 250 km / h dhe Vdin = 182.298 km / h - shpejtësia e fluturimit;

R = 232 m / s - shpejtësia periferike e teheve.

Një helikopter është një mjet rrotullues në të cilin ngritja dhe shtytja gjenerohen nga një helikë. Rotori kryesor përdoret për të mbështetur dhe lëvizur helikopterin në ajër. Kur rrotullohet në rrafshin horizontal, rotori kryesor krijon një shtytje (T) të drejtuar lart dhe vepron si një forcë ngritëse (Y). Kur shtytja kryesore e rotorit është më e madhe se pesha e helikopterit (G), helikopteri do të ngrihet nga toka pa vrapim dhe do të fillojë një ngjitje vertikale. Nëse pesha e helikopterit dhe shtytja e rotorit kryesor janë të barabarta, helikopteri do të varet i palëvizshëm në ajër. Për një zbritje vertikale, mjafton të bëni shtytje të rotorit kryesor pak më pak se pesha e helikopterit. Lëvizja përkthimore e helikopterit (P) sigurohet nga pjerrësia e planit të rrotullimit të rotorit kryesor duke përdorur sistemin e kontrollit të rotorit. Pjerrësia e rrafshit të rrotullimit të helikës shkakton një pjerrësi përkatëse të forcës totale aerodinamike, ndërsa komponenti vertikal i tij do ta mbajë helikopterin në ajër, dhe ai horizontal do të bëjë që helikopteri të lëvizë në drejtimin përkatës.

Fig 1. Diagrami i shpërndarjes së forcave

Dizajni i helikopterit

Trupi i avionit është pjesa kryesore e strukturës së helikopterit, e cila shërben për të lidhur të gjitha pjesët e tij në një tërësi, si dhe për të akomoduar ekuipazhin, pasagjerët, ngarkesën dhe pajisjet. Ka një bum bisht dhe fundor për të akomoduar rotorin e bishtit jashtë zonës së rrotullimit rotori kryesor dhe krahu (në disa helikopterë, krahu është instaluar për të rritur shpejtësinë maksimale të fluturimit duke shkarkuar pjesërisht rotorin kryesor (MI-24)).është një burim energjie mekanike për të lëvizur rotorin kryesor dhe të pasëm në rrotullim. Ai përfshin motorë dhe sisteme që sigurojnë funksionimin e tyre (karburanti, vaji, sistemi i ftohjes, sistemi i ndezjes së motorit, etj.). Rotori kryesor (HB) përdoret për të mbështetur dhe lëvizur helikopterin në ajër, dhe përbëhet nga tehet dhe shpërndarësi i rotorit. Rotori i bishtit shërben për të balancuar momentin reaktiv që lind nga rrotullimi i rotorit kryesor dhe për kontrollin e drejtimit të helikopterit. Shtytja e rotorit të bishtit krijon një moment në lidhje me qendrën e gravitetit të helikopterit, i cili balancon momentin reaktiv të rotorit kryesor. Për të kthyer helikopterin, mjafton të ndryshoni vlerën e shtytjes së rotorit të bishtit. Rotori i bishtit gjithashtu përbëhet nga tehe dhe një shpërndarës. Rotori kryesor kontrollohet nga një pajisje speciale e quajtur swashplate. Rotori i bishtit kontrollohet nga pedale. Pajisjet e ngritjes dhe uljes shërbejnë si mbështetje për helikopterin kur parkohet dhe sigurojnë që helikopteri të lëvizë përgjatë tokës, të ngrihet dhe të ulet. Ato janë të pajisura me amortizues për të zbutur goditjet dhe goditjet. Pajisjet e ngritjes dhe uljes mund të kryhen në formën e një shasie me rrota, noton dhe ski.

Fig. 2 Pjesët kryesore të helikopterit:

1 - trupi i avionit; 2 - motorë avionësh; 3 - rotor (sistemi mbajtës); 4 - transmetimi; 5 - rotor i bishtit; 6 - rreze fundore; 7 - stabilizues; 8 - bum bishti; 9 - shasi

Parimi i ngritjes së helikës dhe sistemi i kontrollit të helikës

Në fluturim vertikal, nForca totale aerodinamike e rotorit kryesor shprehet si produkt i masës së ajrit që rrjedh nëpër sipërfaqen e fshirë nga rotori kryesor në një sekondë nga shpejtësia e avionit dalës:

ku πD 2/ 4 - sipërfaqja e fshirë nga rotori;V-shpejtësia e fluturimit në Znj; ρ - dendësia e ajrit;ju -shpejtësia e avionit dalës në m / sek.

Në fakt, forca e shtytjes së helikës është e barabartë me forcën e reagimit kur rrjedha e ajrit përshpejtohet.

Në mënyrë që helikopteri të lëvizë në mënyrë të përkthimit, nevojitet një anim i rrafshit të rrotullimit të rotorit dhe ndryshimi në rrafshin e rrotullimit arrihet jo duke anuar qendrën kryesore të rotorit (megjithëse efekti vizual mund të jetë pikërisht ai). por duke ndryshuar pozicionin e tehut në pjesë të ndryshme të perimetrit të perimetrit.

Tehet kryesore të rotorit, që përshkruajnë një rreth të plotë rreth boshtit gjatë rrotullimit të tij, rrotullohen nga fluksi kundër ajrit në mënyra të ndryshme. Rrethi i plotë është 360º. Pastaj le të marrim pozicionin e pasmë të tehut për 0º dhe më pas çdo rrotullim të plotë 90º. Pra, një teh në rangun nga 0º në 180º është një teh që përparon, dhe nga 180º në 360º është një teh që tërhiqet. Parimi i një emri të tillë, mendoj se është i qartë. Tehu i avancuar lëviz drejt rrjedhës së ajrit në hyrje, dhe shpejtësia totale e lëvizjes së saj në lidhje me këtë rrjedhë rritet sepse vetë rrjedha, nga ana tjetër, lëviz drejt saj. Në fund të fundit, helikopteri fluturon përpara. Forca ngritëse gjithashtu rritet në përputhje me rrethanat.

Fig. 3 Ndryshimet në shpejtësinë e rrjedhës së incidentit gjatë rrotullimit të helikës për helikopterin MI-1 (shpejtësia mesatare e fluturimit).

E kundërta është e vërtetë për tehun që tërhiqet. Shpejtësia me të cilën kjo teh, si të thuash, "ikën" zbritet nga shpejtësia e rrjedhës hyrëse. Si rezultat, kemi më pak forcë ngritëse. Rezulton një ndryshim serioz në forcat në anët e djathta dhe të majta të vidës, dhe kështu është e dukshme moment rrokullisjeje... Në këtë gjendje, helikopteri do të tentojë të përmbyset kur përpiqet të ecë përpara. Gjëra të tilla ndodhën gjatë përvojës së parë të krijimit të automjeteve me krahë rrotullues.

Për të parandaluar që kjo të ndodhë, projektuesi përdori një mashtrim. Fakti është se tehet e rotorit janë të fiksuara në shpërndarës (kjo është një njësi kaq masive, e montuar në boshtin e daljes), por jo në mënyrë të ngurtë. Ata janë të lidhur me të duke përdorur menteshat speciale (ose pajisje të ngjashme me to). Ekzistojnë tre lloje të menteshave: horizontale, vertikale dhe boshtore.

Tani le të shohim se çfarë do të ndodhë me tehun, i cili është i varur në boshtin e rrotullimit. Pra, tehu ynë rrotullohet me shpejtësi konstante pa asnjë kontroll të jashtëm.

Oriz. 4 Forcat që veprojnë në teh të pezulluara nga qendra e helikës me varëse.

Nga Nga 0º deri në 90º rritet shpejtësia e rrjedhës rreth tehut, që do të thotë se rritet edhe forca ngritëse. Por! Tehu tani është i varur në një menteshë horizontale. Si rezultat i forcës së tepërt ngritëse, ajo, duke u kthyer në një menteshë horizontale, fillon të ngrihet lart (ekspertët thonë "fshin"). Në të njëjtën kohë, për shkak të një rritje të tërheqjes (në fund të fundit, shpejtësia e rrjedhës është rritur), tehu devijohet prapa, duke mbetur prapa rrotullimit të boshtit të rotorit. Pikërisht për këtë shërben top-nir-i vertikal.

Sidoqoftë, gjatë lëkundjes, rezulton se ajri në lidhje me tehun gjithashtu fiton një lëvizje poshtë dhe, kështu, këndi i sulmit në lidhje me rrjedhën hyrëse zvogëlohet. Kjo do të thotë, rritja e ngritjes së tepërt ngadalësohet. Ky ngadalësim ndikohet gjithashtu nga mungesa e një veprimi kontrolli. Kjo do të thotë që shtytja e pllakës së rrahur të ngjitur në teh e ruan pozicionin e saj të pandryshuar dhe tehu, duke u lëkundur, detyrohet të rrotullohet në menteshën e tij boshtore, të mbajtur nga shtytja dhe, në këtë mënyrë, duke zvogëluar këndin e vendosjes ose këndin e sulmit në lidhje me rrjedha hyrëse. (Pamja e asaj që po ndodh në figurë. Këtu Y është forca ngritëse, X është forca e rezistencës, Vy është lëvizja vertikale e ajrit, α është këndi i sulmit.)

Fig. 5 Figura e ndryshimit të shpejtësisë dhe këndit të sulmit të rrjedhës hyrëse gjatë rrotullimit të tehut kryesor të rotorit.

Drejt e në temë Ngritja e tepërt prej 90º do të vazhdojë të rritet, megjithatë, për shkak të sa më sipër, me ngadalësim në rritje. Pas 90º kjo forcë do të ulet, por për shkak të pranisë së saj tehu do të vazhdojë të lëvizë lart, megjithëse gjithnjë e më ngadalë. Ai do të arrijë lartësinë maksimale të lëkundjes tashmë pasi të kalojë pikën 180º. Kjo është për shkak se tehu ka një peshë të caktuar, dhe forcat e inercisë veprojnë mbi të.

Me rrotullim të mëtejshëm, tehu zvogëlohet, dhe të gjitha proceset e njëjta veprojnë mbi të, por në drejtim të kundërt. Madhësia e forcës ngritëse zvogëlohet dhe forca centrifugale, së bashku me forcën e peshës, fillon ta ulë atë. Sidoqoftë, në të njëjtën kohë, këndet e sulmit për rrjedhën e incidentit rriten (tani ajri tashmë po lëviz lart në lidhje me tehun), dhe këndi i vendosjes së tehut rritet për shkak të palëvizshmërisë së shufrave. helikopter pjatë swash ... Gjithçka që ndodh ruan ngritjen e tehut që tërhiqet në nivelin e kërkuar. Tehu vazhdon të zbresë dhe lartësia minimale e lëkundjes arrin tashmë diku pas pikës 0º, përsëri për shkak të forcave inerciale.

Kështu, kur rrotullohet rotori kryesor, tehet e helikopterit duket se "valëzojnë" apo edhe thonë "valë". Megjithatë, vështirë se do ta vini re këtë rrahje, si të thuash, me sy të lirë. Ngritja e tehuve lart (si dhe devijimi i tyre prapa në menteshën vertikale) është shumë i parëndësishëm. Fakti është se forca centrifugale ka një efekt shumë të fortë stabilizues mbi tehet. Forca ngritëse, për shembull, është 10 herë më e madhe se pesha e tehut, dhe forca centrifugale është 100 herë. Është forca centrifugale që transformon një teh në dukje "të butë" që përkulet në një pozicion të palëvizshëm në një element të ngurtë, të qëndrueshëm dhe të përsosur të rotorit kryesor të një helikopteri.

Sidoqoftë, megjithë parëndësinë e tij, devijimi vertikal i teheve është i pranishëm, dhe rotori kryesor, kur rrotullohet, përshkruan një kon, megjithëse është shumë i cekët. Baza e këtij koni është rrafshi i rrotullimit të vidës(shih fig. 1.)

Për t'i dhënë helikopterit një lëvizje përkthimore, ky aeroplan duhet të anohet në mënyrë që të shfaqet përbërësi horizontal i forcës totale aerodinamike, domethënë, shtytja horizontale e helikës. Me fjalë të tjera, ju duhet të anoni të gjithë konin imagjinar të rrotullimit të vidës. Nëse helikopteri duhet të ecë përpara, atëherë koni duhet të anohet përpara.

Bazuar në përshkrimin e lëvizjes së tehut gjatë rrotullimit të helikës, kjo do të thotë që tehu në pozicionin 180º duhet të ulet, dhe në pozicionin 0º (360º) duhet të ngrihet. Kjo do të thotë, në pikën 180º ashensori duhet të ulet, dhe në pikën 0º (360º) duhet të rritet. Dhe kjo, nga ana tjetër, mund të bëhet duke ulur këndin e vendosjes së tehut në 180º dhe duke e rritur atë në 0º (360º). Gjëra të ngjashme duhet të ndodhin kur helikopteri lëviz në drejtime të tjera. Vetëm në këtë rast, natyrisht, ndryshime të ngjashme në pozicionin e teheve do të ndodhin në pika të tjera këndore.

Është e qartë se në këndet e ndërmjetme të rrotullimit të helikës midis pikave të treguara, këndet e vendosjes së tehut duhet të zënë pozicione të ndërmjetme, domethënë, këndi i instalimit të tehut ndryshon ndërsa lëviz në një rreth gradualisht, ciklikisht. Ky është ai që quhet këndi ciklik i instalimit të tehut ( hapi ciklik i helikës). E theksoj këtë emër sepse ekziston edhe një hap i zakonshëm i helikës (këndi i përbashkët i tehut). Ndryshon njëkohësisht në të gjitha tehet në të njëjtën sasi. Kjo zakonisht bëhet për të rritur ngritjen e përgjithshme të rotorit kryesor.

Veprime të tilla kryhen swashplate helikopteri ... Ndryshon këndin e instalimit të teheve të rotorit (kapësia e helikës) duke i rrotulluar ato në menteshat boshtore me anë të shufrave të ngjitura në to. Zakonisht ka gjithmonë dy kanale kontrolli: hap dhe rrotullim, si dhe një kanal për ndryshimin e lartësisë së përgjithshme të rotorit kryesor.

Katrani nënkupton pozicionin këndor të avionit në lidhje me boshtin e tij tërthor (hundë lart dhe poshtë), akren, përkatësisht, në lidhje me boshtin e tij gjatësor (anim majtas-djathtas).

Strukturisht swashplate helikopteri Është mjaft e ndërlikuar, por struktura e saj mund të shpjegohet duke përdorur shembullin e një njësie të ngjashme të një modeli helikopteri. Makina model, natyrisht, është më e thjeshtë se vëllai i saj më i madh, por parimi është absolutisht i njëjtë.

Oriz. 6 Pllakë swash për model helikopteri

Ky është një helikopter me dy tehe. Pozicioni këndor i secilës teh kontrollohet përmes shufrave6. Këto shufra janë të lidhura me një të ashtuquajtur pllakë të brendshme2 (e bërë prej metali të bardhë). Rrotullohet së bashku me vidën dhe në gjendje të qëndrueshme është paralel me rrafshin e rrotullimit të vidës. Por ai mund të ndryshojë pozicionin e tij këndor (anim), pasi është i fiksuar në boshtin e vidës përmes një nyje topi 3. Kur pjerrësia e tij (pozicioni këndor) ndryshon, ai vepron në shufrat6, të cilat, nga ana tjetër, veprojnë mbi tehet, duke i kthyer ato në menteshat boshtore dhe duke ndryshuar kështu hapin ciklik të helikës.

Pllakë e brendshme në të njëjtën kohë është rasa e brendshme e kushinetës, rasa e jashtme e së cilës është pllaka e jashtme e vidës1. Ai nuk rrotullohet, por mund të ndryshojë animin e tij (pozicion këndor) nën ndikimin e kontrollit përgjatë kanalit të hapjes4 dhe kanalit të rrotullimit5. Duke ndryshuar pjerrësinë e saj nën ndikimin e kontrollit, disku i jashtëm ndryshon animin e pjatës së brendshme dhe, si rezultat, pjerrësinë e planit të rrotullimit të rotorit kryesor. Si rezultat, helikopteri fluturon në drejtimin e duhur.

Lartësia totale e vidës ndryshohet duke lëvizur pllakën e brendshme2 përgjatë boshtit të vidës duke përdorur mekanizmin7. Në këtë rast, këndi i instalimit ndryshon menjëherë në të dy tehet.

Për një kuptim më të mirë, po vendos disa ilustrime të tjera të qendrës së vidhave me një pllakë swash.

Oriz. 7 Tufa me vidë me pllakë swash (diagrami).

Oriz. 8 Rrotullimi i tehut në menteshën vertikale të qendrës kryesore të rotorit.

Oriz. 9 Qendra kryesore e rotorit të helikopterit MI-8

FIZIKA E HELIKAVE MBAJTSE

Makinë e shkëlqyer - helikopter! Cilësitë e jashtëzakonshme e bëjnë atë të pazëvendësueshëm në mijëra raste. Vetëm një helikopter është në gjendje të ngrihet dhe të ulet vertikalisht, të varet i palëvizshëm në ajër, të lëvizë anash dhe madje bisht përpara.

A ka mundësi kaq të mëdha? Cila është fizika e fluturimit të tij Le të përpiqemi t'u përgjigjemi shkurtimisht këtyre pyetjeve.

Rotori i helikopterit krijon ngritje. Tehet e helikës janë të njëjtat krahë. Të instaluar në një kënd të caktuar me horizontin, ata sillen si një krah në rrjedhën e ajrit në hyrje: presioni lind nën rrafshin e poshtëm të teheve dhe vakum mbi të. Sa më i madh ky ndryshim, aq më i madh është ngritja. Kur ashensori e kalon peshën e helikopterit, ai ngrihet; nëse është e kundërta, helikopteri zbret.

Nëse në një ngritje të krahëve të avionit ngrihet vetëm kur avioni është në lëvizje, atëherë në "krahun" e helikopterit shfaqet edhe kur helikopteri është i palëvizshëm: "krahu" është në lëvizje. Kjo është gjëja kryesore.

Por më pas helikopteri fitoi lartësi. Tani ai duhet të fluturojë përpara. Si ta bëjmë atë? Vidha krijon vetëm shtytje lart! Le të shohim këtë moment në kabinë. Ai e tërhoqi shkopin e kontrollit larg tij. Helikopteri u anua pak në hundë dhe fluturoi përpara. Pse?

Doreza e kontrollit është e lidhur me një pajisje të zgjuar - një makinë automatike të transferimit. Ky mekanizëm, jashtëzakonisht i përshtatshëm për kontrollin e helikopterit, u shpik në vitet e tij studentore nga Akademiku B.N.Yuriev. Pajisja e tij është mjaft e ndërlikuar dhe qëllimi i saj është si vijon: t'i mundësojë pilotit të ndryshojë këndin e prirjes së teheve në horizont sipas dëshirës.

Është e lehtë të kuptohet se gjatë një fluturimi horizontal të një helikopteri, shtypja nga tehet e tij lëviz në lidhje me ajrin përreth me shpejtësi të ndryshme... Tehu që shkon përpara lëviz drejt rrjedhës së ajrit, dhe ai që kthehet prapa lëviz përgjatë rrjedhës. Prandaj, shpejtësia e tehut, dhe bashkë me të edhe forca ngritëse, do të jetë më e lartë kur tehu lëviz përpara. Helika do të tentojë ta kthejë helikopterin në anën e tij.

Për të parandaluar që kjo të ndodhë, jokonstruktorët lidhën tehet me boshtin në mënyrë të lëvizshme, me menteshat. Pastaj tehu përpara me më shumë forcë ngritëse filloi të fluturojë lart, tund. Por kjo lëvizje nuk u transmetua më në helikopter, ai fluturoi i qetë. Për shkak të lëvizjes lëkundëse të tehut, forca e tij ngritëse mbeti konstante gjatë gjithë revolucionit.

Megjithatë, kjo nuk e zgjidhi problemin e ecjes përpara. Në fund të fundit, ju duhet të ndryshoni drejtimin e forcës së shtytjes së helikës, ta bëni helikopterin të lëvizë horizontalisht. Kjo u bë e mundur nga swashplate. Ai vazhdimisht ndryshon këndin e instalimit të secilës teh të helikës, në mënyrë që forca më e madhe ngritëse të ndodhë afërsisht në sektorin e pasmë të rrotullimit të saj. Shtytja e rotorit që rezulton anon dhe helikopteri anon gjithashtu përpara.

Një aparat i tillë i besueshëm dhe i përshtatshëm i kontrollit të helikopterit nuk u krijua menjëherë. Një pajisje për të kontrolluar drejtimin e fluturimit nuk u shfaq menjëherë.

Ju e dini, sigurisht, që helikopteri nuk ka timon. Dhe rotorcraft nuk ka nevojë për të. Ai zëvendësohet nga një helikë e vogël e montuar në bisht. Nëse piloti do të përpiqej ta fikte, helikopteri do të ndizej vetë. Po, ai u kthye në mënyrë që të rrotullohej gjithnjë e më shpejt në drejtimin e kundërt me rrotullimin e rotorit kryesor. Kjo është pasojë e çift rrotullues reaktiv që lind nga rrotullimi i rotorit kryesor. Rotori i bishtit nuk lejon që bishti i helikopterit të kthehet nën ndikimin e momentit reaktiv, ai e balancon atë. Dhe nëse është e nevojshme, piloti do të forcojë ose dobësojë shtytjen e rotorit të bishtit. Pastaj helikopteri do të kthehet në drejtimin e dëshiruar.

Ndonjëherë ata shpërndajnë plotësisht një rotor bishti, duke instaluar dy rotor kryesor në helikopterë, duke u rrotulluar drejt njëri-tjetrit. Momentet reaktive në këtë rast, natyrisht, shkatërrohen.

Kështu fluturon një “mjete ajrore për të gjithë terrenin” dhe një punëtor i palodhur – një helikopter.

Unë

Ngritja dhe shtytja për lëvizjen përpara të helikopterit krijohen nga rotori kryesor. Në këtë ai ndryshon nga një aeroplan dhe një rrëshqitës, në të cilin forca ngritëse kur lëviz në ajër krijohet nga një sipërfaqe mbajtëse - një krah i lidhur fort me gypin, dhe i shtyrë - nga një helikë ose motor reaktiv(fig. 6).

Në parimin e fluturimit të një aeroplani dhe një helikopteri, mund të nxirret një analogji. Në të dyja rastet, forca ngritëse krijohet për shkak të bashkëveprimit të dy trupave: ajrit dhe një avioni (aeroplan ose helikopter).

Sipas ligjit të barazisë së veprimit dhe reagimit, rezulton se me çfarë force vepron avioni në ajër (pesha ose graviteti), me të njëjtën forcë vepron ajri në avion (forca ngritëse).

Gjatë fluturimit të avionit, ndodh fenomeni i mëposhtëm: rrjedha e ajrit që vjen përballë rrjedh rreth krahut dhe zbret poshtë pas krahut. Por ajri është një medium i pazgjidhshëm, mjaft viskoz, dhe jo vetëm shtresa e ajrit e vendosur në afërsi të sipërfaqes së krahut, por edhe shtresat e saj ngjitur merr pjesë në këtë kositje. Kështu, kur rrjedh rreth krahut, një vëllim mjaft i konsiderueshëm ajri anon poshtë për çdo sekondë, afërsisht i barabartë me vëllimin e cilindrit, seksioni kryq i të cilit është një rreth me një diametër të barabartë me hapësirën e krahut dhe gjatësinë është shpejtësia e fluturimit për sekondë. Kjo nuk është gjë tjetër veçse një shpejtësi e dytë e rrjedhës së ajrit të përfshirë në krijimin e ngritjes së krahut (Fig. 7).

Oriz. 7. Vëllimi i ajrit të përfshirë në krijimin e ngritjes së avionit

Nga mekanika teorike dihet se ndryshimi në sasinë e lëvizjes për njësi të kohës është i barabartë me forcën vepruese:

ku R - forca vepruese;

si rezultat i ndërveprimit me një krah avioni. Rrjedhimisht, ngritja e krahut do të jetë e barabartë me rritjen e dytë të sasisë së lëvizjes vertikale në avionin dalës.

dhe -shpejtësia e pjerrësisë së rrjedhës prapa krahut vertikalisht në m / sek. Në të njëjtën mënyrë, forca totale aerodinamike e rotorit kryesor të helikopterit mund të shprehet në terma të shkallës së rrjedhës së dytë të ajrit dhe shpejtësisë së rrjedhës së ajrit (shpejtësia induktive e rrjedhës së ajrit në dalje).

Rotori kryesor rrotullues fshin sipërfaqen, e cila mund të imagjinohet si një mbajtëse, e ngjashme me krahun e një aeroplani (Fig. 8). Ajri që rrjedh nëpër sipërfaqen e fshirë nga rotori, si rezultat i ndërveprimit me tehet rrotulluese, hidhet poshtë me një shpejtësi induktive. dhe. Në rastin e fluturimit horizontal ose të pjerrët, ajri rrjedh në sipërfaqen e fshirë nga rotori në një kënd të caktuar (fryrje e zhdrejtë). Ashtu si një avion, vëllimi i ajrit të përfshirë në krijimin e forcës së plotë aerodinamike të rotorit kryesor mund të përfaqësohet si një cilindër sipërfaqja bazë e të cilit është e barabartë me sipërfaqen e fshirë nga rotori kryesor dhe gjatësia është e barabartë me shpejtësinë e fluturimit. , shprehur në m / sek.

Kur rotori kryesor punon në vend ose në fluturim vertikal (fryrje përpara), drejtimi i rrjedhës së ajrit përkon me boshtin e rotorit kryesor. Në këtë rast, cilindri i ajrit do të vendoset vertikalisht (Fig. 8, b). Forca totale aerodinamike e rotorit kryesor shprehet si produkt i masës së ajrit që rrjedh nëpër sipërfaqen e fshirë nga rotori kryesor në një sekondë nga shpejtësia induktive e rrymës dalëse:

shpejtësia induktive e avionit dalës brenda m / sek. Duhet theksuar se në rastet e konsideruara, si për krahun e avionit ashtu edhe për rotorin kryesor të helikopterit për shpejtësinë induktive dhe merret shpejtësia induktive e rrymës dalëse në një farë largësie nga sipërfaqja mbajtëse. Shpejtësia induktive e rrymës së ajrit që lind në vetë sipërfaqen mbajtëse është gjysma e vlerës.

Ky interpretim i origjinës së ngritjes së krahut ose i forcës totale aerodinamike të rotorit kryesor nuk është plotësisht i saktë dhe është i vlefshëm vetëm në rastin ideal. Ai vetëm në parim shpjegon saktë dhe qartë kuptimin fizik të fenomenit. Këtu është me vend të vihet re një rrethanë shumë e rëndësishme që del nga shembulli i analizuar.

Nëse forca totale aerodinamike e rotorit shprehet si produkt i masës së ajrit që rrjedh nëpër sipërfaqen e përfshirë nga rotori nga shpejtësia induktive, dhe vëllimi i kësaj mase është një cilindër, baza e të cilit është sipërfaqja e përfshirë nga rotor, dhe gjatësia është shpejtësia e fluturimit, atëherë është absolutisht e qartë se për të krijuar një shtytje të vazhdueshme (për shembull, e barabartë me peshën e helikopterit) me një shpejtësi më të lartë fluturimi, dhe për këtë arsye, me një vëllim më të madh ajri që hidhet , kërkohet një shpejtësi më e ulët induktive dhe, për rrjedhojë, fuqi më e ulët e motorit.

Përkundrazi, për të mbajtur helikopterin në ajër ndërsa "rri pezull" në vend kërkon më shumë fuqi sesa gjatë fluturimit me një shpejtësi të caktuar përpara, në të cilën ka një rrjedhje të kundërt të ajrit për shkak të lëvizjes së helikopterit.

Me fjalë të tjera, me shpenzimin e së njëjtës fuqi (për shembull, fuqia e vlerësuar e motorit) në rastin e fluturimit të pjerrët me një shpejtësi mjaftueshëm të lartë, mund të arrihet një tavan më i lartë sesa me ngjitjen vertikale, kur shpejtësia totale e udhëtimit

helikopteri është më i vogël se në rastin e parë. Prandaj, helikopteri ka dy tavane: statike kur lartësia fitohet në fluturim vertikal, dhe dinamike kur lartësia fitohet në fluturim të pjerrët, dhe tavani dinamik është gjithmonë më i lartë se ai statik.

Në funksionimin e rotorit kryesor të helikopterit dhe helikës së avionit, ka shumë ngjashmëri, por ka edhe dallime thelbësore, të cilat do të diskutohen më vonë.

Duke krahasuar punën e tyre, mund të shihet se forca totale aerodinamike dhe, rrjedhimisht, shtytja e rotorit kryesor të helikopterit, i cili është një përbërës i forcës

Rnë drejtim të boshtit të shpërndarësit, gjithmonë më shumë (5-8 herë) me të njëjtën fuqi motori dhe të njëjtën peshë avion për faktin se diametri i rotorit kryesor të helikopterit është disa herë më i madh se diametri i helikës së avionit. Në këtë rast, shpejtësia e refuzimit të ajrit në rotorin kryesor është më e vogël se shpejtësia e refuzimit në helikë.

Madhësia e shtytjes së rotorit kryesor varet në një masë shumë të madhe nga diametri i tij.

Ddhe numri i revolucioneve. Kur diametri i helikës dyfishohet, shtytja e saj do të rritet afërsisht 16 herë; nëse numri i rrotullimeve dyfishohet, shtytja do të rritet afërsisht 4 herë. Për më tepër, shtytja e rotorit kryesor varet gjithashtu nga dendësia e ajrit ρ, këndi i tehut φ (katriumi i rotorit kryesor),gjeometrike dhe karakteristikat aerodinamike të kësaj helike, si dhe në modalitetin e fluturimit. Ndikimi i katër faktorëve të fundit zakonisht shprehet në formulat e shtytjes së helikës përmes koeficientit të shtytjes dhe t . .

Kështu, shtytja e rotorit kryesor të helikopterit do të jetë proporcionale me:

- koeficienti i shtytjes............. α r

Duhet të theksohet se madhësia e shtytjes kur fluturon afër tokës ndikohet nga i ashtuquajturi "jastëk ajri", për shkak të të cilit helikopteri mund të ngrihet nga toka dhe të ngrihet disa metra me një konsum energjie më të vogël se sa kërkohet. të "rri pezull" në një lartësi prej 10 15 m. Disponueshmëria " jastëk ajri“Shpjegohet me faktin se ajri i hedhur nga helika bie në tokë dhe është disi i ngjeshur, pra rrit dendësinë e tij. Efekti i "jastëkut të ajrit" është veçanërisht i fortë kur helika është duke punuar pranë tokës. Për shkak të kompresimit të ajrit, shtytja e rotorit në këtë rast, me të njëjtin konsum të energjisë, rritet me 30

40%. Megjithatë, me distancën nga toka, ky efekt zvogëlohet me shpejtësi dhe në një lartësi fluturimi të barabartë me gjysmën e diametrit të helikës, "jastëku i ajrit" rrit shtytjen vetëm me 15 20%. Lartësia e "jastëkut të ajrit" është afërsisht e barabartë me diametrin e rotorit kryesor. Më tej, rritja e shtytjes zhduket.

Për një llogaritje të përafërt të shtytjes së rotorit në modalitetin hover, përdoret formula e mëposhtme:

koeficienti që karakterizon cilësinë aerodinamike të rotorit kryesor dhe efektin e "jastëkut të ajrit". Në varësi të karakteristikave të rotorit, vlera e koeficientit a kur rri pezull pranë tokës, mund të ketë vlera 15 - 25.

Rotori kryesor i helikopterit ka një veti jashtëzakonisht të rëndësishme - aftësinë për të krijuar ngritje në modalitetin e vetë-rotacionit (autorotacionit) në rast të ndalimit të motorit, i cili lejon helikopterin të bëjë një zbritje dhe ulje të sigurt me rrëshqitje ose me parashutë.

Rotori kryesor rrotullues ruan numrin e kërkuar të rrotullimeve kur rrëshqet ose hidhet me parashutë nëse tehet e tij zhvendosen në një kënd të vogël hapi

(l - 5 0) 1. Në të njëjtën kohë, forca ngritëse ruhet, duke siguruar një zbritje me një shpejtësi vertikale konstante (6-10 m / s), s zvogëlimi i mëvonshëm i tij kur nivelohet para mbjelljes në l - 1,5 m / sek.

Ekziston një ndryshim domethënës në funksionimin e rotorit kryesor në rastin e fluturimit të motorit, kur fuqia nga motori transmetohet në helikë dhe në rastin e fluturimit me vetë-rrotullim, kur ai merr energji për rrotullimin e rotor nga rryma e ajrit që vjen.

Në fluturimin me motor, ajri që vjen drejton në rotor nga lart ose nga lart në një kënd. Kur helika funksionon në modalitetin e vetë-rrotullimit, ajri kalon në rrafshin e rrotullimit nga poshtë ose në një kënd nga poshtë (Fig. 9). Pjerrësia e rrjedhës prapa rotorit në të dyja rastet do të drejtohet poshtë, pasi shpejtësia induktive, sipas teoremës për sasinë e lëvizjes, do të drejtohet drejtpërdrejt në kundërshtim me shtytjen, d.m.th., afërsisht poshtë përgjatë boshtit të rotorit.

Këtu po flasim për këndin efektiv të instalimit, në krahasim me atë konstruktiv.