Читать «Пилотирование вертолета» онлайн - страница 10

Рис. 33. Зависимость относительного коэффициента полезного действия несущего винта от формы лопасти и качества ее поверхности

Ознакомимся подробнее с работой несущего винта.

Первые вертолеты, имевшие несущие винты с жестко закрепленными на втулке лопастями, могли неподвижно висеть у земли при безветрии. При первой же попытке начать поступательное движение вертолет начинал крениться; с увеличением скорости крен резко возрастал и вертолет либо прекращал движение, либо опрокидывался.

Происходило это вследствие разности подъемных сил на левой и правой половинах несущего винта с жестко закрепленными лопастями при наличии поступательной скорости.

На рис. 34 изображено поле скоростей несущего винта вертолета при полете с поступательной скоростью.

Рис. 34. Поле скоростей несущего винта при полете с поступательной скоростью (вид сверху)

Примем, что окружная скорость концов лопастей несущего винта равна 210 м/сек, а скорость полета вертолета — 40 м/сек, тогда в зависимости от азимутального положения лопасти скорость набегающего на лопасть потока будет Меняться от V_max = 250 м/сек до V_min = 170 м/сек. Как известно, подъемная сила элемента лопасти равна

Y_эл = с_у∙S_э∙ρ∙V²_э/2

Нетрудно подсчитать, что подъемная сила левой половины несущего винта с жестко закрепленными во втулке лопастями в данном случае будет в 2,15 раза больше, чем подъемная сила правой половины, что неминуемо приведет к опрокидыванию вертолета.

Проследим, как работает в полете с поступательной скоростью одна из лопастей несущего винта вертолета на шарнирной подвеоке. Начнем с азимута 0°. В этой точке скорость конца лопасти относительно воздуха можно принять равной V_окр = ω∙R. в нашем случае 210 м/сек. Двигаясь дальше при вращении несущего винта, эта лопасть начинает обдуваться встречным потоком воздуха и в азимутальной точке 90° будет иметь скорость относительно воздуха 250 м/сек. Это максимальная скорость лопасти относительно воздуха. Условимся лопасть, идущую от азимутальной точки 0° к азимутальной точке 180°, называть наступающей лопастью, а идущую от азимутальной точки 180° к точке 0° через 270° — отступающей лопастью.

Подъемная сила у наступающей лопасти при отходе ее от точки 0° начинает увеличиваться вследствие роста скорости обтекания воздуха. Равновесие сил на лопасти нарушится, и увеличившаяся подъемная сила начнет поднимать лопасть вверх, поворачивая ее около оси горизонтального шарнира (рис. 35).

Рис. 35. Схема появления кориолисовой силы при взмахе лопасти несущего винта вверх

Одновременно вследствие возрастания лобового сопротивления наступающая лопасть начнет отставать от вращающейся втулки винта, поворачиваясь около вертикального шарнира в сторону заднего упора.