Vidanın hesaplanması şartlı olarak üç ardışık aşamaya ayrılabilir.

Hesaplamanın ilk aşamasının amacı, pervanenin beklenen yarıçapını, itkisini ve verimini belirlemektir.

İlk aşamanın ilk verileri şunlardır:

kullanarak hesaplama yapmanız tavsiye edilir. uluslararası sistem SI birimleri.

Vida hızı dakikadaki devir olarak verilirse, formülü kullanarak

Saniyede radyana dönüştürülmelidir.

Hesaplanan pervane hızı V, ALS'nin amacına ve değerine bağlı olarak seçilir.

K, ultra hafif bir uçağın hesaplanan maksimum kaldırma-sürükleme oranı olduğunda; m - kalkış ağırlığı.

E ne zaman
1000 ila 1500 arasındaki E değerleriyle, V cr seyir uçuş hızının hesaplanan pervane hızı V o olarak alınması tavsiye edilir.

1500'den büyük E değerleri için hesaplanan hız, formülle hesaplanan hız olarak alınabilir.

V o seçerken, belirli bir motor gücü için, hesaplanan V hızındaki bir azalmanın maksimum uçuş hızında bir azalmaya yol açtığı ve bunun artmasının kalkış özelliklerinde bir bozulmaya yol açtığı gerçeği dikkate alınmalıdır. uçağın

Transonik akışların önlenmesi koşuluna bağlı olarak, bıçağın ucunun hızı u . 230 ... 250 m / s'yi geçmemeli ve sadece bireysel vakalar bir dişli kutusu takması gerekmediğinde ve vida motorun tam gücünü çıkaramadığında, 260 m / s'ye kadar izin verilir.

Yüksek hız için 0.8'in üzerinde ve düşük hız ALS için 0.75'in üzerinde istenen verimin başlangıç ​​değerinin seçilmesi uygun değildir, çünkü pratikte bu mümkün değildir. Azalma adımı başlangıçta 0,05'e eşit alınabilir ve daha sonra verimliliğin gerçek değerine yaklaştıkça azaltılabilir.

İlk verilere dayanarak, aşağıdakiler sırayla belirlenir:

Gerekli yarıçap R'nin, R GR sınırından daha büyük olduğu ortaya çıkarsa, bu, başlangıçta belirtilen verimliliğin elde edilemeyeceği anlamına gelir. Seçilen miktar kadar azaltmanız ve yeni bir değerin tanımıyla başlayarak döngüyü tekrarlamanız mı gerekiyor? .

Döngü, RR GR koşulu sağlanana kadar tekrarlanır. Bu koşul karşılanırsa, bıçağın u K ucunun çevresel hızının izin verilen u K.GR değerini aşıp aşmadığı kontrol edilir.

u K u K.GR ise, öncekinden daha küçük bir değerle yeni bir değer ayarlanır ve döngü tekrarlanır.

Yarıçap R, itme P ve pervane verimi değerlerini belirledikten sonra hesaplamanın ikinci aşamasına geçebilirsiniz.

Pervane hesaplamasının ikinci aşaması

Hesaplamanın ikinci aşamasının amacı, itme, güç tüketimi ve geometrik boyutları belirlemektir. pervane.

Hesaplamanın ikinci aşaması için ilk veriler şunlardır:

Hesaplamalar için pervane kanadı (Şekil 6. 7)

Şekil 6.7 Pervane kanadının elemanları üzerindeki akışın kuvvet etkisi

BR boyutlarında sonlu sayıda bölüme ayrılmıştır. Seçilen her bölümde kanat bükülmesi olmadığı ve yarıçap boyunca akışın hızlarının ve açılarının değişmediği varsayılmaktadır. R'deki azalmayla, yani incelenen bölüm sayısındaki artışla, kabul edilen varsayımın neden olduğu hata azalır. Uygulama, her bölüm için merkez bölümünde bulunan hızları ve açıları alırsak, bıçak R = 0.1r ile 10 bölüme ayrıldığında hatanın önemsiz hale geldiğini göstermektedir.Bu durumda, ilk üç bölümün olduğunu varsayabiliriz. Pervane ekseninden sayılan itme kuvveti verilmezken, motor gücünün %4... 5'ini tüketir. Bu nedenle, hesaplamanın =0.3'ten =1.0'a kadar yedi bölüm için yapılması tavsiye edilir.

Ek olarak ayarlayın:

Başlangıçta, ahşap pervaneler için maksimum göreceli kanat genişliğinin 0,08 olarak ayarlanması tavsiye edilir.

Bıçağın genişliğindeki ve bağıl kalınlıktaki değişim yasası, bir formül, tablo veya pervane çizimi şeklinde ayarlanabilir (Şekil 6. 1).

Şekil 6.1 Sabit Hatveli Pervane

Seçilen bölümlerin hücum açıları, ters kaldırma-sürükleme oranı dikkate alınarak tasarımcı tarafından belirlenir. Su ve K=1/ katsayılarının değerleri Şekil l'deki grafiklerden alınmıştır. 6.4 ve 6.5, seçilen profil ve ve değerleri dikkate alınarak.

Şekil 6.4 Kanat profili VS-2 için kaldırma kuvveti katsayısına ve hücum açısına ve nispi kalınlığa ters kaldırma-sürükleme oranına bağımlılığı

Şekil 6.5 RAF-6 kanat profili için kaldırma katsayısının ve ters kaldırma-sürükleme oranının hücum açısına ve nispi kalınlığa bağımlılığı

Hesaplamanın ikinci aşamasının ilk adımı, pervane düzleminde akış hızı V'nin belirlenmesidir. Bu hız formül tarafından belirlenir

Pervane tarafından süpürülen alandan geçen itme ve hava akışı denklemlerinin ortak çözümünden elde edilir.

İtki P, yarıçap R ve alan S ohm'un tahmini değerleri hesaplamanın ilk aşamasından alınır.

Hesaplama sonucunda, vida tarafından tüketilen gücün mevcut güçten %5 ... %10'dan fazla farklı olmadığı ortaya çıkarsa, hesaplamanın ikinci aşaması tamamlanmış sayılabilir.

Pervane tarafından tüketilen güç, mevcut güçten %10 ... %20 farklılık gösteriyorsa, pervanenin güç tüketimi ve itkisinin yaklaşık olarak orantılı olarak değiştiği göz önüne alındığında, kanadın genişliğini artırmak veya azaltmak gerekir. bıçağın akoru. Bölümlerin çapı, göreceli kalınlıkları ve montaj açıları değişmeden kalır.

Bazı durumlarda, pervane tarafından tüketilen gücün ve itme gücünün, hesaplamanın ilk aşamasının sonuçlarından beklenenlerden %20'den fazla farklı olduğu ortaya çıkabilir. Bu durumda tüketilen ve kullanılabilir kapasite oranlarına göre

Grafik kullanılarak (Şekil 6. 10), k R ve k P katsayılarının değerleri belirlenir. Bu katsayılar, hesaplamanın ikinci aşaması için ilk olan pervanenin tahmini yarıçapını ve itişini kaç kez değiştirmek gerektiğini gösterir. Bundan sonra, hesaplamanın ikinci aşaması tekrarlanır.

Şekil 6.10 Düzeltme faktörlerinin tüketilen ve kullanılabilir kapasite oranına bağımlılığı

Hesaplamanın ikinci aşamasının sonunda imalatı için gerekli vidanın geometrik boyutları (R, r, b, c ve ) imalatına uygun birimler halinde bir tabloda özetlenmiştir.

Pervane hesaplamasının üçüncü aşaması

Üçüncü aşamanın amacı, pervaneyi mukavemet açısından test etmektir. Hesaplamanın bu aşaması, kanatların yapıldığı geometri ve malzeme dikkate alınarak kanatların çeşitli bölümlerinde etki eden yüklerin belirlenmesine ve izin verilenlerle karşılaştırılmasına indirgenir.

Yükleri belirlemek için, kanat, hesaplamanın ikinci aşamasında olduğu gibi, =0.3 bölümünden başlayarak 0.1 ila =1'lik bir adımla ayrı elemanlara bölünür.

Kütlesi m olan bıçağın r yarıçapında (Şekil 6. 11) seçilen her bir elemanı bir atalet kuvvetine maruz kalır.

Şekil 6.11 Pervane kanat elemanı üzerindeki aerodinamik kuvvetlerin kuvvet etkisi

Ve temel aerodinamik kuvvet F. Bu kuvvetlerin etkisi altında, tüm temel bölümlerden kanat gerilir ve bükülür. Sonuç olarak, bıçağın malzemesinde çekme-basınç gerilmeleri ortaya çıkar. En çok yüklenen (Şekil 6. 12)

Şekil 6.12 Pervane kanadının kesitindeki gerilim dağılımı

Bıçağın arka tarafının lifleri, bu liflerde atalet kuvvetlerinden ve eğilme momentinden kaynaklanan gerilimler toplandığından ortaya çıkar. Belirli bir mukavemeti sağlamak için, bıçak bölümünün ekseninden en uzak olan bu alanlardaki gerçek gerilmelerin, seçilen malzeme için izin verilenlerden daha az olması gerekir.

Söz konusu bıçağın bölümlerinin, kirişlerin b, bağıl kalınlıkların ve F kuvvetlerinin bulunduğu hesaplamalar için gerekli yarıçap değerleri, hesaplamanın ikinci aşamasının tablolarından alınmıştır. Daha sonra her bölüm için sırayla belirlenir:

Doldurma faktörü k 3, vida için kullanılan profile bağlıdır. En yaygın vida profilleri için: Clark-Y-k 3 =0.73; BC-2-k 3 =0.7 ve RAF-6-k 3 = 0.74.

Her bir bölümdeki P değerleri hesaplandıktan sonra, kanadın serbest ucundan dikkate alınan bölüme kadar toplanır. İncelenen her bölümde etki eden toplam kuvveti bu bölümün alanına bölerek, atalet kuvvetlerinden çekme gerilmeleri elde edilebilir.

Aerodinamik kuvvetlerin F etkisi altındaki kanat eğilme gerilmeleri, eşit olmayan bir şekilde dağıtılmış yüke sahip bir konsol kiriş için olduğu gibi belirlenir.

Daha önce belirtildiği gibi, maksimum gerilimler kanadın arka liflerinde olacaktır ve atalet ve aerodinamik kuvvetlerden kaynaklanan gerilimlerin toplamı olarak tanımlanır. Bu gerilmelerin büyüklüğü, bıçak malzemesinin çekme mukavemetinin %60 ... 70'ini geçmemelidir.

Bıçağın gücü sağlanırsa, pervanenin hesaplanması tamamlanmış sayılabilir.

Bıçağın gücü garanti edilmezse, daha dayanıklı başka bir malzeme seçmek veya bıçağın göreceli genişliğini artırarak hesaplamanın üç aşamasını da tekrarlamak gerekir.

Bıçağın nispi genişliği, sert ağaçtan yapılmış pervaneler için 0.075'i ve yumuşak ahşaptan yapılmış pervaneler için 0.09'u aşarsa, gerekli mukavemet kesinlikle sağlanacağından, hesaplamanın üçüncü aşamasını gerçekleştirmeye gerek yoktur.

malzemelere dayalı: P.I. Chumak, V.F Krivokrysenko "ALS'nin hesaplanması ve tasarımı"

Tanıtım

Helikopter tasarımı, zamanla gelişen, birbiriyle ilişkili tasarım aşamalarına ve aşamalarına ayrılan karmaşık bir süreçtir. Oluşturulan uçak karşılamalı teknik gereksinimler ve tasarım için referans şartlarında belirtilen teknik ve ekonomik özelliklere uygun olmalıdır. İş tanımı, helikopterin ilk tanımını ve performans özelliklerini içerir ve yüksek ekonomik verim ve tasarlanan makinenin rekabet gücü, yani: taşıma kapasitesi, uçuş hızı, menzil, statik ve dinamik tavan, kaynak, dayanıklılık ve maliyet.

Referans şartları, patent araştırması, mevcut teknik çözümlerin analizi, araştırma ve geliştirme çalışmalarının yürütüldüğü proje öncesi araştırma aşamasında belirlenir. Ön tasarım araştırmasının ana görevi, tasarlanan nesnenin ve öğelerinin yeni işleyiş ilkelerinin araştırılması ve deneysel olarak doğrulanmasıdır.

Ön tasarım aşamasında, bir aerodinamik şema seçilir, helikopterin görünümü oluşturulur ve belirtilen uçuş performansının elde edilmesini sağlamak için ana parametrelerin hesaplanması yapılır. Bu parametreler şunları içerir: helikopter kütlesi, güç tahrik sistemi, ana ve kuyruk rotorlarının boyutları, yakıt kütlesi, enstrümantasyon kütlesi ve özel ekipman. Hesaplama sonuçları geliştirmede kullanılır yerleşim şeması helikopter ve kütle merkezinin konumunu belirlemek için bir bilanço derlemek.

Seçilen teknik çözümler dikkate alınarak helikopterin bireysel birimlerinin ve bileşenlerinin tasarımı, teknik bir proje geliştirme aşamasında gerçekleştirilir. Aynı zamanda, tasarlanan birimlerin parametreleri, taslak tasarıma karşılık gelen değerleri karşılamalıdır. Tasarımı optimize etmek için bazı parametreler iyileştirilebilir. Teknik tasarım sırasında, yapısal malzemelerin ve yapısal şemaların seçiminin yanı sıra birimlerin aerodinamik mukavemeti ve kinematik hesaplamaları yapılır.

Detaylı tasarım aşamasında helikopterin çalışma ve montaj çizimlerinin yapılması, şartnameler, seçim listeleri ve diğer teknik döküman kabul edilen standartlara uygun olarak

Bu makale, "Helikopter Tasarımı" disiplinindeki bir ders projesini tamamlamak için kullanılan ön tasarım aşamasında bir helikopterin parametrelerinin hesaplanması için bir metodoloji sunmaktadır.

İlk yaklaşımın bir helikopterinin kalkış ağırlığının hesaplanması

yük kütlesi nerede, kg;

Mürettebat ağırlığı, kg.

uçuş aralığı

Bir helikopterin ana rotorunun parametrelerinin hesaplanması

2.1 Tek rotorlu bir helikopterin ana rotorunun yarıçapı R, m, aşağıdaki formülle hesaplanır:

helikopterin kalkış ağırlığı nerede, kg;

g - 9,81 m/s2'ye eşit serbest düşüş ivmesi;

p - ana rotor tarafından süpürülen alandaki spesifik yük,

Pervane tarafından süpürülen alan üzerindeki özgül yük p değeri, çalışmada sunulan önerilere göre seçilir /1/: burada p=280

R=7.9'a eşit rotor yarıçapını alıyoruz

Ana rotorun dönüş açısal hızı s-1, helikopterin kalkış kütlesine bağlı olan ve R=232 m/s olan kanat uçlarının çevresel hızı R ile sınırlıdır.

2.2 Statik ve dinamik tavanlarda bağıl hava yoğunlukları

2.3 Yere yakın ve dinamik tavandaki ekonomik hızın hesaplanması

Eşdeğer zararlı levhanın bağıl alanı belirlenir:

Se=2.5 olduğunda

Yere yakın ekonomik hızın değeri Vz, km/h hesaplanır:

Dinamik tavandaki ekonomik hızın değeri Vdyn, km/h hesaplanır:

burada ben \u003d 1.09 ... 1.10 endüksiyon katsayısıdır.

2.4 Dinamik tavanda yatay uçuşun maksimum ve ekonomik hızlarının nispi değerleri hesaplanır:

burada Vmax=250 km/sa ve Vdyn=182.298 km/sa - uçuş hızı;

R=232 m/s - kanatların çevresel hızı.

Helikopter, pervanenin kaldırma ve itme oluşturduğu döner kanatlı bir makinedir. Ana rotor, helikopteri havada tutmak ve hareket ettirmek için kullanılır. Yatay bir düzlemde dönerken, ana rotor yukarıya doğru bir itme (T) oluşturur, bir kaldırma kuvveti (Y) görevi görür. Ana rotor itişi helikopterin ağırlığından (G) daha büyük olduğunda, helikopter kalkış koşusu yapmadan yerden kalkacak ve dikey bir tırmanışa başlayacaktır. Helikopterin ağırlığı ve ana rotorun itişi eşitse, helikopter havada hareketsiz asılı kalacaktır. Dikey iniş için, ana rotor itişini helikopterin ağırlığından biraz daha az yapmak yeterlidir. Helikopterin öteleme hareketi (P), rotor kontrol sistemi kullanılarak ana rotorun dönüş düzleminin yatırılmasıyla sağlanır. Pervanenin dönme düzleminin eğimi, toplam aerodinamik kuvvetin karşılık gelen bir eğimine neden olurken, dikey bileşeni helikopteri havada tutacak ve yatay bileşen, helikopterin ilgili yönde dönmesine neden olacaktır.

Şekil 1. Kuvvetlerin dağılım şeması

helikopter tasarımı

Gövde, tüm parçalarını tek bir bütün halinde birleştirmenin yanı sıra mürettebatı, yolcuları, kargoyu ve ekipmanı barındırmaya hizmet eden helikopter yapısının ana parçasıdır. Kuyruk rotorunu dönüş bölgesinin dışına yerleştirmek için bir kuyruk ve uç bomu vardır. rotor ve kanat (bazı helikopterlerde, ana rotorun (MI-24) kısmen boşaltılması nedeniyle maksimum uçuş hızını artırmak için kanat kurulur).ana ve kuyruk pervanelerini döndürmek için bir mekanik enerji kaynağıdır. Motorları ve çalışmasını sağlayan sistemleri (yakıt, yağ, soğutma sistemi, motor çalıştırma sistemi vb.) içerir. Ana rotor (HB), helikopteri havada tutmak ve hareket ettirmek için kullanılır ve kanatlardan ve bir ana rotor göbeğinden oluşur. Kuyruk rotoru, ana rotorun dönüşü sırasında oluşan reaktif momenti dengelemeye ve helikopterin yön kontrolüne hizmet eder. Kuyruk rotoru itme kuvveti, ana rotorun reaktif momentini dengeleyerek helikopterin ağırlık merkezine göre bir moment yaratır. Helikopteri döndürmek için kuyruk rotor itme kuvvetinin değerini değiştirmek yeterlidir. Kuyruk rotoru ayrıca kanatlardan ve burçlardan oluşur. Ana rotor, eğik plaka adı verilen özel bir cihaz tarafından kontrol edilir. Kuyruk rotoru pedallarla kontrol edilir. Kalkış ve iniş cihazları, park halindeyken helikoptere destek görevi görür ve helikopterin yerde hareketini, kalkışını ve inişini sağlar. Şokları ve şokları azaltmak için amortisörlerle donatılmıştır. Kalkış ve iniş cihazları tekerlekli iniş takımı, şamandıra ve kayak şeklinde yapılabilir.

Şekil.2 Helikopterin ana parçaları:

1 - gövde; 2 - uçak motorları; 3 — rotor (taşıyıcı sistem); 4 - iletim; 5 — kuyruk rotoru; 6 - uç kiriş; 7 - sabitleyici; 8 - kuyruk patlaması; 9 - şasi

Pervane ve pervane kontrol sistemi ile kaldırma kuvveti oluşturma prensibi

Dikey uçuştaAna rotorun toplam aerodinamik kuvveti, bir saniyede ana rotor tarafından süpürülen yüzeyden akan hava kütlesinin ve dışarı çıkan jetin hızının çarpımı olarak ifade edilir:

nerede πD 2/4 - ana rotor tarafından süpürülen yüzey alanı;V—uçuş hızı Hanım; ρ - hava yoğunluğu;u-giden jet hızı m/sn.

Aslında, vidanın itme kuvveti, hava akışı hızlandırıldığında reaksiyon kuvvetine eşittir.

Helikopterin ilerleyebilmesi için, rotorun dönüş düzleminin bir çarpıklığına ihtiyaç vardır ve dönüş düzlemindeki değişiklik, ana rotor göbeğinin eğilmesiyle değil (görsel etki sadece bu kadar olabilir), ancak sınırlı dairenin kadranlarının farklı bölümlerinde bıçağın konumunu değiştirerek.

Dönmesi sırasında eksen etrafında tam bir daire çizen ana rotor kanatları, üzerine gelen hava akımı tarafından farklı şekillerde dolaştırılır. Bir tam daire 360º'dir. Daha sonra bıçağın arka pozisyonunu 0º olarak alıyoruz ve ardından her 90º tam dönüşte bir alıyoruz. Bu nedenle 0º ile 180º aralığındaki bıçak ilerleyen bıçaktır ve 180º ila 360º arasındaki bıçak uzaklaşan bıçaktır. Bence böyle bir ismin ilkesi açıktır. İlerleyen kanat, gelen hava akışına doğru hareket eder ve bu akışa göre hareketinin toplam hızı artar, çünkü akışın kendisi de ona doğru hareket eder. Sonuçta, helikopter ileri uçuyor. Buna bağlı olarak kaldırma kuvveti de artar.

Şekil 3 MI-1 helikopteri için pervanenin dönüşü sırasında serbest akış hızlarındaki değişim (ortalama uçuş hızları).

Geri çekilen bıçak tam tersi bir resme sahiptir. Bu bıçağın ondan “kaçtığı” hız, yaklaşan akışın hızından çıkarılır. Sonuç olarak, daha az kaldırma kuvvetine sahibiz. Vidanın sağ ve sol taraflarındaki kuvvetlerde ciddi bir fark ortaya çıkıyor ve bu nedenle bariz devrilme anı. Bu durumda, helikopter ilerlemeye çalışırken devrilme eğiliminde olacaktır. Bu tür şeyler, rotorcraft yaratmanın ilk deneyimi sırasında gerçekleşti.

Bunun olmasını önlemek için tasarımcı bir numara kullandı. Gerçek şu ki, ana rotor kanatları manşona sabitlenmiştir (bu, çıkış miline monte edilmiş çok büyük bir montajdır), ancak katı bir şekilde değildir. Özel menteşeler (veya bunlara benzer cihazlar) yardımıyla ona bağlanırlar. Menteşeler üç tiptir: yatay, dikey ve eksenel.

Şimdi bakalım dönme eksenine menteşeli olan bıçağa ne olacak. Böylece, bıçağımız döner sabit hız herhangi bir harici kontrol olmadan.

Pirinç. 4 Menteşeli bir pervane göbeğinden asılı bir kanat üzerine etkiyen kuvvetler.

İtibaren 0º'den 90º'ye kadar bıçak etrafındaki akışın hızı artar, bu da kaldırma kuvvetinin de arttığı anlamına gelir. Fakat! Şimdi bıçak yatay bir menteşe üzerinde asılıdır. Aşırı kaldırmanın bir sonucu olarak, yatay bir menteşede dönerek yukarı doğru yükselmeye başlar (uzmanlar “salıncak yapar” der). Aynı zamanda, sürüklenmedeki artış nedeniyle (sonuçta akış hızı arttı), kanat geriye doğru sapar ve pervane ekseninin dönüşünün gerisinde kalır. Bunun için dikey top-nir de aynı şekilde hizmet eder.

Bununla birlikte, sallanırken, palaya göre havanın da aşağı doğru bir hareket kazandığı ortaya çıkar ve bu nedenle, yaklaşan akışa göre hücum açısı azalır. Yani, aşırı kaldırmanın büyümesi yavaşlar. Bu yavaşlama ayrıca bir kontrol eyleminin olmamasından da etkilenir. Bu, bıçağa bağlı eğik plaka bağlantısının konumunu değiştirmeden koruduğu ve sallanan bıçağın, bağlantı tarafından tutulan eksenel menteşesinde dönmeye zorlandığı ve böylece montaj açısını veya bağlantı açısına göre saldırı açısını azalttığı anlamına gelir. yaklaşan akış (Şekilde olanın resmi. Burada Y kaldırma kuvveti, X sürükleme kuvveti, Vy havanın dikey hareketi, α hücum açısıdır.)

Şekil 5 Ana rotor kanadının dönüşü sırasında karşıdan gelen akışın hız ve hücum açısındaki değişimin resmi.

Diyeceğim şey şu ki 90º fazla kaldırma artmaya devam edecek, ancak yukarıdakilere bağlı olarak artan yavaşlama ile. 90º'den sonra bu kuvvet azalacaktır, ancak varlığından dolayı bıçak daha yavaş da olsa yukarı doğru hareket etmeye devam edecektir. 180º noktasının üzerinde zaten birkaç kez maksimum dönüş yüksekliğine ulaşacaktır. Bunun nedeni, bıçağın belirli bir ağırlığı olması ve buna atalet kuvvetlerinin de etki etmesidir.

Daha fazla dönüşle, bıçak geri çekilir ve aynı işlemler bunun üzerinde hareket eder, ancak ters yönde. Kaldırma kuvvetinin büyüklüğü düşer ve merkezkaç kuvveti, ağırlığın kuvveti ile birlikte aşağı indirmeye başlar. Bununla birlikte, aynı zamanda, yaklaşan akış için hücum açıları artar (şimdi hava zaten palaya göre yukarı doğru hareket ediyor) ve çubukların hareketsizliği nedeniyle bıçağın montaj açısı artar. helikopter eğik plaka . Olan her şey, geri çekilen bıçağın kaldırılmasını gereken seviyede tutar. Bıçak alçalmaya devam eder ve yine atalet kuvvetleri nedeniyle 0º noktasından sonra bir yerde minimum strok yüksekliğine ulaşır.

Bu nedenle, ana rotor döndüğünde bir helikopterin kanatları “sallıyor” ve hatta “çarpıyor” diyor. Bununla birlikte, tabiri caizse, çıplak gözle bu çarpıntıyı fark etmeniz pek olası değildir. Kanatların yukarı kalkması (ve dikey menteşedeki sapmaları) çok küçüktür. Gerçek şu ki, merkezkaç kuvvetinin bıçaklar üzerinde çok güçlü bir dengeleyici etkisi vardır. Örneğin, kaldırma kuvveti bıçağın ağırlığından 10 kat daha fazladır ve merkezkaç kuvveti 100 kat daha fazladır. İlk bakışta, sabit bir konumda bükülen "yumuşak" bir bıçağı, bir helikopter helikopterinin ana rotorunun sert, dayanıklı ve mükemmel çalışan bir elemanına dönüştüren merkezkaç kuvvetidir.

Bununla birlikte, önemsizliğine rağmen, kanatların dikey sapması mevcuttur ve ana rotor, çok yumuşak olmasına rağmen, dönüş sırasında bir koniyi tanımlar. Bu koninin tabanı vidanın dönme düzlemi(Resim1'e bakın.)

Helikoptere öteleme hareketi vermek için, bu düzlemi, toplam aerodinamik kuvvetin yatay bileşeni, yani pervanenin yatay itişi görünecek şekilde eğmeniz gerekir. Başka bir deyişle, vidanın tüm hayali dönüş konisini eğmeniz gerekir. Helikopterin ileri hareket etmesi gerekiyorsa, koni öne doğru eğilmelidir.

Pervanenin dönüşü sırasında kanadın hareketinin açıklamasına dayanarak, bu, kanadın 180º konumunda alçalması ve 0º (360º) konumunda yükselmesi gerektiği anlamına gelir. Yani 180º noktasında kaldırma kuvveti azalmalı, 0º (360º) noktasında ise artmalıdır. Bu da bıçağın montaj açısını 180º noktasında azaltarak ve 0º (360º) noktasında artırarak yapılabilir. Helikopter başka yönlere hareket ettiğinde de benzer şeyler olmalı. Sadece bu durumda, elbette, diğer köşe noktalarında bıçakların pozisyonunda benzer değişiklikler meydana gelecektir.

Pervanenin belirtilen noktalar arasındaki ara dönüş açılarında, kanadın montaj açılarının ara pozisyonları işgal etmesi gerektiği açıktır, yani kanadın montaj açısı bir daire içinde kademeli olarak, döngüsel olarak hareket ettikçe değişir. bıçağın döngüsel kurulum açısı olarak adlandırılır ( döngüsel adım). Bir de ortak bir pervane hatvesi (toplam hatve açısı) olduğu için bu ismi vurguluyorum. Tüm bıçaklarda aynı miktarda aynı anda değişir. Bu genellikle ana rotorun genel kaldırmasını artırmak için yapılır.

Bu tür eylemler gerçekleştirilir helikopter eğik levhası . Ana rotor kanatlarının (pervane hatvesi) montaj açısını değiştirerek, bunlara bağlı çubuklar vasıtasıyla eksenel menteşelerde döndürür. Genellikle her zaman iki kontrol kanalı vardır: eğim ve yuvarlanma ve ayrıca ana rotorun toplam eğimini değiştirmek için bir kanal.

Saha uçağın enine eksenine göre açısal konumu (burun yukarı ve aşağı), sırasıyla akren, uzunlamasına eksenine göre (sol-sağ eğim) anlamına gelir.

yapısal olarak helikopter eğik levhası oldukça zorlaştı, ancak yapısını benzer bir helikopter modeli birimi örneğini kullanarak açıklamak oldukça mümkün. Model makine, elbette, ağabeyinden daha basittir, ancak prensip kesinlikle aynıdır.

Pirinç. 6 Model helikopter eğik levhası

Bu iki kanatlı bir helikopter. Her bıçağın açısal konumu çubuklar6 aracılığıyla kontrol edilir. Bu çubuklar, sözde iç plakaya2 (beyaz metalden yapılmış) bağlanır. Vida ile birlikte döner ve kararlı durumda vidanın dönme düzlemine paraleldir. Ancak vida eksenine bir bilyeli yatak3 ile sabitlendiği için açısal konumunu (eğimini) değiştirebilir. Eğimini (açısal konumu) değiştirirken, sırayla kanatlar üzerinde hareket eden, eksenel menteşelerde döndüren ve böylece pervanenin döngüsel hatvesini değiştiren çubuklar6 üzerinde hareket eder.

iç plaka aynı zamanda, dış yatağı vidanın1 dış plakası olan yatağın iç yatağıdır. Dönmez, ancak eğim kanalı4 ve rulo kanalı5 aracılığıyla kontrolün etkisi altında eğimini (açısal konumu) değiştirebilir. Kontrolün etkisi altında eğimini değiştiren dış çanak, iç çanağın eğimini ve bunun sonucunda ana rotorun dönme düzleminin eğimini değiştirir. Sonuç olarak, helikopter doğru yönde uçar.

Vidanın genel adımı, iç plaka2 bir mekanizma7 kullanılarak vida ekseni boyunca hareket ettirilerek değiştirilir. Bu durumda kurulum açısı her iki kanatta da hemen değişir.

Daha iyi anlamak için, eğik plakalı vida göbeğinin birkaç resmini daha koydum.

Pirinç. 7 Eğik plakalı vida göbeği (şema).

Pirinç. 8 Ana rotor göbeğinin dikey menteşesinde bıçağın dönüşü.

Pirinç. 9 MI-8 helikopterinin ana rotor göbeği

ROTOR FİZİKLERİ

Harika araba - helikopter! Olağanüstü nitelikleri onu binlerce durumda vazgeçilmez kılmaktadır. Sadece bir helikopter dikey olarak kalkış ve iniş yapabilir, havada hareketsiz asılı kalabilir, yana doğru hareket edebilir ve hatta önce kuyruk yapabilir.

Neden böyle harika fırsatlar? Uçuşunun fiziği nedir?Bu soruları kısaca cevaplamaya çalışalım.

Bir helikopterin pervanesi kaldırma yaratır. Pervane kanatları aynı burunlardır. Ufka belirli bir açıyla yerleştirilmişler, gelen havanın akışında bir kanat gibi davranırlar: kanatların alt düzleminin altında basınç oluşur ve bunun üzerinde seyrekleşme meydana gelir. Bu fark ne kadar büyük olursa, kaldırma kuvveti de o kadar büyük olur. Kaldırma kuvveti helikopterin ağırlığını aştığında kalkar, tersi olursa helikopter alçalır.

Bir uçak kanadında kaldırma kuvveti yalnızca uçak hareket halindeyken ortaya çıkıyorsa, o zaman helikopterin "kanadında", helikopter dururken bile ortaya çıkar: "kanat" hareket etmektedir. Ana şey bu.

Ama sonra helikopter irtifa kazandı. Şimdi ileri uçması gerekiyor. Nasıl yapılır? Vida sadece yukarı doğru itme sağlar! Bu anı kokpitte bir göz atalım. Kontrol çubuğunu kendinden uzaklaştırdı. Helikopter hafifçe burnunun üzerine yattı ve ileri uçtu. Niye ya?

Kontrol çubuğu ustaca bir cihaza bağlı - otomatik bir transfer. Helikopter kontrolü için son derece uygun olan bu mekanizma, Akademisyen B. N. Yuryev tarafından öğrenci yıllarında icat edildi. Cihazı oldukça karmaşıktır ve amacı şudur: pilotun kanatların eğim açısını istediği zaman ufka değiştirmesini sağlamak.

Bir helikopterin yatay uçuşu sırasında, kanatlarından iterek çevreleyen havaya göre hareket ettiğini anlamak kolaydır. farklı hız. İlerleyen bu bıçak, hava akışına doğru hareket eder ve akış boyunca geri döner. Bu nedenle, bıçağın hızı ve onunla birlikte kaldırma kuvveti, bıçak ileriye doğru hareket ettiğinde daha yüksek olacaktır. Pervane, helikopteri kendi tarafına çevirme eğiliminde olacaktır.

Bunun olmasını önlemek için, nonstructors, kanatları menteşeler üzerinde hareketli bir şekilde eksene bağladı. Daha sonra bıçak daha büyük bir kaldırma kuvveti yükselmeye, dalgalanmaya başladı. Ancak bu hareket artık helikoptere iletilmedi, sakince uçtu. Bıçağın çırpma hareketi sayesinde kaldırma kuvveti devir boyunca sabit kalmıştır.

Ancak bu, ilerleme sorununu çözmedi. Sonuçta pervane itme kuvvetinin yönünü değiştirmeniz, helikopteri yatay hareket ettirmeniz gerekiyor. Bu, bir swashplate yapmayı mümkün kıldı. Her bir pervane kanadının açısını sürekli olarak değiştirir, böylece en büyük kaldırma yaklaşık olarak dönüşünün arka sektöründe gerçekleşir. Ana rotorun ortaya çıkan itme kuvveti eğilir ve yine eğilen helikopter ileri doğru hareket etmeye başlar.

Böyle güvenilir ve kullanışlı bir helikopter kontrol aparatı hemen yaratılmadı. Uçuş yönünü kontrol eden bir cihaz da hemen ortaya çıkmadı.

Helikopterin dümeni olmadığını elbette bilirsiniz. Evet, bir rotorcraft'a ihtiyacı yok. Kuyruğa monte edilmiş küçük bir pervane ile değiştirilir. Pilot onu kapatmaya çalışacaktı - helikopter kendi kendine dönecekti. Evet, ana rotorun dönüşünün tersi yönde daha hızlı ve daha hızlı dönmeye başlaması için döndü. Bu, rotor döndüğünde meydana gelen reaktif momentin bir sonucudur. Kuyruk rotoru, reaktif momentin etkisiyle helikopterin kuyruğunun dönmesine izin vermez, onu dengeler. Ve gerekirse pilot, kuyruk rotorunun itişini artıracak veya azaltacaktır. Daha sonra helikopter doğru yöne dönecektir.

Bazen tamamen kuyruk rotoru olmadan yaparlar, birbirine doğru dönen helikopterlere iki rotor takarlar. Bu durumda reaktif anlar elbette yok edilir.

Bir "arazi aracı" ve yorulmak bilmeyen bir işçi - bir helikopter böyle uçar.

Bence

Helikopterin öteleme hareketi için kaldırma ve itme ana rotor tarafından üretilir. Bunda, havada hareket ederken kaldırma kuvvetinin dayanma yüzeyi - gövdeye sıkıca bağlı kanat ve itme - bir pervane veya itme tarafından yaratıldığı bir uçaktan ve bir planörden farklıdır. Jet motoru(Şek. 6).

Prensip olarak, bir uçağın ve bir helikopterin uçuşu karşılaştırılabilir. Her iki durumda da, kaldırma kuvveti iki cismin etkileşimi nedeniyle yaratılır: hava ve uçak (uçak veya helikopter).

Etki ve tepki eşitliği yasasına göre, uçağın havaya hangi kuvvetle etki ettiğini (ağırlık veya yerçekimi), aynı kuvvetle havanın uçağa etki ettiğini (kaldırma kuvveti) takip eder.

Bir uçağın uçuşu sırasında, aşağıdaki fenomen meydana gelir: karşıdan gelen bir hava akımı kanadın etrafından akar ve kanadın arkasına doğru eğim yapar. Ancak hava, ayrılmaz, oldukça viskoz bir ortamdır ve sadece kanat yüzeyinin hemen yakınında bulunan hava tabakası değil, aynı zamanda komşu tabakaları da bu biçmeye katılır. Bu nedenle, bir kanat etrafında akarken, her saniye oldukça önemli bir hacimde hava, yaklaşık olarak bir silindirin hacmine eşit olarak geriye doğru eğimlenir; burada enine kesiti, kanat açıklığına eşit bir çapa sahip bir dairedir ve uzunluğu, saniyede uçuş hızı. Bu, kanadın kaldırma kuvvetinin yaratılmasında yer alan ikinci bir hava akışından başka bir şey değildir (Şekil 7).

Pirinç. 7. Uçağın kaldırma kuvvetinin yaratılmasında yer alan hava hacmi

Teorik mekanikten birim zamanda momentumdaki değişimin etki eden kuvvete eşit olduğu bilinmektedir:

nerede R - hareket eden kuvvet;

uçağın kanadı ile etkileşimin bir sonucu olarak. Sonuç olarak, kanadın kaldırma kuvveti, giden jetteki düşey boyunca momentumdaki ikinci artışa eşit olacaktır.

ve -kanat arkasında dikey eğik hız m/sn. Aynı şekilde, bir helikopterin ana rotorunun toplam aerodinamik kuvveti, ikinci hava akışı ve eğik hız (çıkış hava akışının indüklenen hızı) cinsinden ifade edilebilir.

Dönen ana rotor, bir uçağın kanadına benzer şekilde, taşıyıcı olarak hayal edilebilecek yüzeyi süpürür (Şekil 8). Ana rotor tarafından süpürülen yüzeyden geçen hava, dönen kanatlarla etkileşim sonucu endüktif hızla aşağı atılır. ve. Yatay veya eğik uçuş durumunda, ana rotor tarafından belirli bir açıyla süpürülen yüzeye hava akar (eğik üfleme). Bir uçak gibi, ana rotorun toplam aerodinamik kuvvetinin yaratılmasında yer alan havanın hacmi, taban alanının ana rotor tarafından süpürülen yüzey alanına eşit olduğu ve uzunluğun bir olduğu bir silindir olarak temsil edilebilir. ile ifade edilen uçuş hızına eşit m/sn.

Ana rotor yerinde veya dikey uçuştayken (doğrudan üfleme), hava akışının yönü ana rotorun ekseni ile çakışır. Bu durumda hava silindiri dikey olarak yerleştirilecektir (Şekil 8, b). Ana rotorun toplam aerodinamik kuvveti, ana rotor tarafından bir saniyede süpürülen yüzeyden akan hava kütlesinin ve çıkan jetin endüktif hızının ürünü olarak ifade edilir:

giden jetin endüktif hızı m/sn. Hem uçak kanadı hem de helikopterin ana rotoru için dikkate alınan durumlarda, indüklenen hız için bir rezervasyon yapılması gerekir. ve giden jetin endüktif hızı, taşıyıcı yüzeyden belli bir mesafede alınır. Yatak yüzeyinde meydana gelen hava jetinin endüktif hızı iki kat daha küçüktür.

Kanat kaldırmanın orijini veya ana rotorun toplam aerodinamik kuvvetinin böyle bir yorumu tamamen doğru değildir ve sadece ideal durumda geçerlidir. Bu, fenomenin fiziksel anlamını yalnızca temelde doğru ve net bir şekilde açıklar. Burada, analiz edilen örnekten çıkan çok önemli bir duruma dikkat çekmek yerinde olacaktır.

Ana rotorun toplam aerodinamik kuvveti, ana rotor tarafından süpürülen yüzeyden akan hava kütlesi ile endüktif hızın çarpımı olarak ifade edilirse ve bu kütlenin hacmi, tabanı tarafından süpürülen yüzey alanı olan bir silindirdir. ana rotor ve uzunluk uçuş hızıdır, o zaman kesinlikle daha yüksek bir uçuş hızında ve dolayısıyla daha büyük bir sabit değerde (örneğin, bir helikopterin ağırlığına eşit) itme kuvveti oluşturmak için açıktır. atılan havanın hacmi, daha düşük bir endüktif hız ve dolayısıyla daha düşük motor gücü gereklidir.

Aksine, helikopteri yerinde "uçurken" havada tutmak için, helikopterin hareketi nedeniyle bir karşı hava akışının olduğu belirli bir ileri hızda uçuş sırasında olduğundan daha fazla güç gerekir.

Başka bir deyişle, aynı gücün harcanmasıyla (örneğin, motorun nominal gücü), yeterince yüksek bir hızda eğimli bir uçuş durumunda, dikey bir tırmanıştan daha büyük bir tavan elde edilebilir. toplam hareket hızı

ilk durumda olduğundan daha az helikopter var. Bu nedenle, helikopterin iki tavanı vardır: statik dikey uçuşta tırmanırken ve dinamik, eğimli uçuşta irtifa kazanıldığında ve dinamik tavan her zaman statik olandan daha yüksek olduğunda.

Bir helikopterin ana rotorunun çalışması ile bir uçağın pervanesinin çalışması arasında pek çok ortak nokta vardır, ancak daha sonra tartışılacak olan temel farklılıklar da vardır.

Çalışmaları karşılaştırıldığında, toplam aerodinamik kuvvetin ve dolayısıyla kuvvetin bir bileşeni olan helikopterin ana rotorunun itme gücünün olduğu görülebilir.

rgöbek ekseni yönünde, aynı motor gücü ve aynı ağırlık için her zaman daha fazla (5-8 kat) uçak helikopterin ana rotorunun çapının, uçak pervanesinin çapından birkaç kat daha büyük olması nedeniyle. Bu durumda ana rotorun hava çıkış hızı, pervanenin çıkış hızından daha azdır.

Ana rotorun itme miktarı büyük ölçüde çapına bağlıdır.

Dve devir sayısı. Pervane çapı iki katına çıkarsa itme gücü yaklaşık 16 kat, devir sayısı iki katına çıkarsa itme yaklaşık 4 kat artacaktır. Ek olarak, ana rotor itişi ayrıca hava yoğunluğuna ρ, kanat açısına φ (ana rotor hatvesi),geometrik ve aerodinamik özellikler Bu vidanın yanı sıra uçuş modunda. Son dört faktörün etkisi, genellikle itme katsayısı aracılığıyla pervane itme formüllerinde ifade edilir. bir t . .

Böylece, helikopterin ana rotorunun itişi aşağıdakilerle orantılı olacaktır:

- itme katsayısı............. bir r

Yere yakın uçuşlar sırasındaki itme değerinin, helikopterin yerden kalkıp birkaç metre yükselebileceği için "hava yastığı" tarafından etkilendiğine dikkat edilmelidir. ” 10-15 yükseklikte m. kullanılabilirlik " hava yastığı pervane tarafından atılan havanın yere çarpması ve bir miktar sıkıştırılması yani yoğunluğunun artması ile açıklanmaktadır. "Hava yastığının" etkisi, pervane yere yakın çalışırken özellikle güçlüdür. Hava sıkıştırması nedeniyle, bu durumda ana rotorun itişi, aynı güç tüketimi ile 30- artar.

40%. Bununla birlikte, yerden uzaklaştıkça bu etki hızla azalır ve pervane çapının yarısına eşit bir uçuş irtifasında, "hava yastığı" itişi sadece 15-% artar. 20%. "Hava yastığının" yüksekliği yaklaşık olarak ana rotorun çapına eşittir. Ayrıca, çekişteki artış ortadan kalkar.

Vurgulu modda ana rotorun itiş gücünün kaba bir hesaplaması için aşağıdaki formül kullanılır:

ana rotorun aerodinamik kalitesini ve “hava yastığının” etkisini karakterize eden katsayı. Ana rotorun özelliklerine bağlı olarak katsayının değeri a yere yakın gezerken 15 - 25 değerlerine sahip olabilir.

Bir helikopterin ana rotoru son derece önemli bir özelliğe sahiptir - motorun durması durumunda kendi kendine dönme (otorotasyon) modunda kaldırma oluşturma yeteneği, bu da helikopterin güvenli bir kayma veya paraşütle iniş ve iniş yapmasını sağlar.

Dönen bir ana rotor, kanatları küçük bir montaj açısına hareket ettirilirse, planlama veya paraşütle atlama sırasında gerekli devir sayısını korur

(l--5 0) 1 . Aynı zamanda, sabit bir dikey hızda inişi sağlayan kaldırma kuvveti korunur (6-10 m/sn), s inişten önce hizalama sırasında sonraki düşüşü l--1.5 m/sn.

Ana rotorun, motor uçuşu durumunda, motordan gelen gücün pervaneye aktarılması durumunda ve kendi kendine dönüş modunda uçuş durumunda, enerji aldığında ana rotorun çalışmasında önemli bir fark vardır. pervaneyi yaklaşan hava akımından döndürün, önemli bir fark var.

Bir motor uçuşunda, karşıdan gelen hava, yukarıdan veya yukarıdan bir açıyla ana rotora girer. Vida kendi kendine dönme modunda çalışırken, hava dönme düzlemine aşağıdan veya aşağıdan açılı olarak girer (Şekil 9). Her iki durumda da rotorun arkasındaki akış eğimi aşağıya doğru yönlendirilecektir, çünkü momentum teoremine göre indüklenen hız, itme kuvvetinin tam tersine, yani yaklaşık olarak rotor ekseni boyunca aşağı doğru yönlendirilecektir.

Burada yapıcı olanın aksine etkili kurulum açısından bahsediyoruz.