Что такое авторотация, или Как посадить вертолет при отказе двигателей. Как устроен вертолетный двигатель
фото с описанием, видео полёта
Лёгкий самодельный вертолёт своими руками: фото с описанием, а также видео обзор одноместного вертолёта, сделанного из двигателя от снегохода «Буран» и подручных материалов.
Вертолёт АВ – 1 «Стрекоза» был построен авиаконструктором Василием Яковлевичем Артемчуком ещё в 1979 году. Автор собрал свой вертолёт в обычном гараже.
На постройку и испытания винтокрылой машины ушло 5 лет, это результат настойчивой и кропотливой работы.
На фото: Юрий Дмитриевич демонстрирует полёт, Юрий Дмитриевич был лично знаком с автором самоделки В. Я. Артемчуком.
Летательный аппарат отвечает всем основным требованиям, а сама конструкция довольно лёгкая, весит летательный аппарат всего 114 кг.
Технические характеристики вертолёта:
- Двигатель от снегохода «Буран» мощностью 28 (34) л.с.
- Масса – 114 кг.
- Взлётная масса вертолёта 200 – 220 кг.
- Диаметр несущего винта – 6 м.
- Высота — 2 м.
- Длина – 5 м.
- Расход топлива – 10 л/час.
- Скороподъёмность – 3,5 м/с.
- Крейсерская скорость 80 км/час.
- Вертолёт в зависимости от погодных условий развивает максимальную скорость 100 — 150 км/ч.
Автор воздушного судна для его постройки применял подручные узлы и материалы, это и запчасти от сельхозяйственной техники и самостоятельно сделанные детали. На фото показаны основные узлы самодельного вертолёта.
Задний рулевой винт изготовлен из клееной древесины и стеклоткани, приводится в движение клиновидным ремнём.
Автор в этой конструкции применил систему стабилизации типа «БЕЛЛ», которая ограничивает углы скорости на виражах для более безопасного полёта.
На фото показан автомат перекоса, по сути это устройство своего рода стабилизатор полёта, при внезапном ветре или неумелых действиях пилота вертолёт реагирует более плавно.
Несущий винт сделан автором своими руками, лонжерон лопастей сделан из клееной древесины твёрдых пород, хвостовая часть изготовлена из пенопласта, сверху лопасти покрыты стеклотканью.
Приборная панель вертолёта состоит из самых основных приборов необходимых для полёта:
- Тахометра несущего винта.
- Скоростемера.
- Вареометра (скоростемер вертикальной скорости).
- Датчика температуры двигателя.
Крутящий момент передаётся от двигателя через разгонную и кулачковую муфту, цилиндрический редуктор, далее на вал и основной редуктор несущего винта. Редукция 1:10.
Здесь установлен переделанный двигатель от снегохода «Буран», (28 л.с) но его мощности явно маловато для длительных полётов.
Об этом летательном аппарате была написана статья в журнале «Моделист конструктор», та самая статья представлена на этих фото.
Рекомендую посмотреть видео где Юрий Дмитриевич подробно рассказывает о самодельном вертолёте.
Видео с полётом на самодельном вертолёте.
Видео обзор самодельного вертолёта.
Безусловно такие одарённые люди, как Василий Аремчук, заслуживают уважения, но к сожалению, от государства не было и нет никакой поддержки для развития конструкторских идей простых народных умельцев.
Если автор ещё в далёком 1979 году смог построить вертолёт своими руками из подручных материалов, то при финансировании государства, малая авиация благодаря таким талантливым людям, могла шагнуть далеко вперёд. Возможно наше поколение уже давно могло бы иметь свои личные мини вертолёты и использовать их как удобное средство передвижения.
Популярные самоделки из этой рубрики
Реставрация самолёта МИГ-3
sam-stroitel.com
Самодельный вертолет своими руками. Самодельный вертолет: пошаговая инструкция :: SYL.ru
Кто не мечтал иметь собственный вертолет? Наверное, об этом задумывался каждый ребенок и каждый мужчина. Ведь мужчины это большие дети. О вертолетах ходит много разных историй. Например, девушка, которая везла в метро для мужа коробку с моделью данного аппарата, еще ни разу не получала такого внимания от других мужчин. Естественно, окружающих интересовала вовсе не девушка, а именно эта модель.
Сегодня можно купить практически все что угодно. В широком ассортименте в магазинах предлагаются различные модели самолетов или коптеров. Но купить легко, а самодельный вертолет − это очень интересно. Ведь здесь нужно придумать конструкцию, продумать до мельчайших деталей привод и мотор, сделать систему управления. Это большой труд. Обычно таким занимаются любители техники или инженеры в свободное от работы время. Но существует информация и не только о моделях этой летающей техники. Есть вполне реальные, воплощенные в металле летающие машины.
Сегодня можно встретить даже целые субкультуры людей, которые конструируют, изготавливают и запускают такие самодельные самолеты и вертолеты. Это настоящие энтузиасты в этой области.
Первый вертолет
Прежде чем заниматься изготовлением самодельных аппаратов, нужно разобраться, как же эта штука работает, как она устроена, за счет чего она поднимается в воздух.
Первый геликоптер удалось поднять в воздушное пространство в 1907 году. Для тех, кто не в курсе, это произошло через 4 года после первых полетов величайших изобретателей братьев Райт на их самодельной летающей машине.
Вертолет был создан французскими любителями неба. Братья Бреге дали своему летательному аппарату имя "гироплан". Он весил порядка 578 кг. Бензиновый мотор обладал мощностью в 45 л. с. Аппарат комплектовался четырьмя несущими винтами диаметром 8,1 м. Также на каждом отдельном винте были установлены еще 8 лопастей. Они были соединены между собой попарно. Также геликоптер имел четыре вращающихся крыла бипланового типа. Так, тяга летательной конструкции составляла порядка 600 кг.
Это, можно сказать, самодельный вертолет. Ведь они собирали его из подручных средств. В итоге он смог подняться на 60 см над землей. Аппарат провисел над поверхностью какую-то минуту.
Разница в четыре года между изобретением самолета и вертолета можно объяснить лишь сложностью конструкции геликоптера.
Конструкция
Существуют несколько видов коптеров. Их подразделяют по типам. Это одновинтовые, соосные, а также поперечные и продольные. Особо распространены первые два. Давайте посмотрим, как же работают эти летающие конструкции. Если знать, как устроен аппарат, а также его принцип действия, то собрать самодельный вертолет своими руками не составит особого труда, лишь бы желание было.
Одновинтовая схема
Конструкция состоит из фюзеляжа, впереди которого располагается кабина для размещения пилотов. Остальное место предназначено для размещения пассажиров или же грузов. Справа и слева, рядом с шасси крепятся баки для топлива. Также конструкция включает два газотурбированных двигателя. Каждый из них обладает мощностью в 1500 л. с. Спереди, прямо над кабиной пилотов, расположены воздухозаборники, сзади выхлопная система.
Самая сложная часть в этой конструкции − автомат перекоса и несущий винт, а также хвостовая балка, на которой закреплен рулевой винт.
Соосная схема
Составляющие этой машины мало чем отличаются от предыдущего типа. В промышленных и военных машинах разве что моторы мощней. Также отличием является наличие 2-х несущих винтов. Геликоптеры, построенные по такому принципу, не имеют управляющего винта. Однако комплектуются вертикальным стабилизатором.
Как и почему они летают?
Если вы поставите обычный бытовой вентилятор на колесную базу и запустите его на максимальной мощности, то он вместе с базой будет перемещаться в сторону, которая противоположна потоку воздуха. Это все из-за тяги, которая создается элементом.
Ту же самую функцию выполняет и вертолетный винт. Именно последняя деталь выполняет основные задачи по подъему летательного аппарата. Также винт заставляет машину двигаться в горизонтальной плоскости. Это одна из сложнейших деталей вертолета.
Несущий винт
Этот узел состоит из втулки и лопастей. Лопасти могут быть исполнены в виде цельной конструкции из металла либо же лонжерона, а также обшивки и заполнителей.
В современных лопастях промышленных и военных геликоптеров установлены системы, в которые полностью в автоматическом режиме закачивается воздух, если лонжерон каким-то образом повредится. В 1963 году произошла вертолетная революция, и лопасти машины стали производить на основе стеклопластика. Сегодня такие детали используют на большинстве вертолетов во всем мире. Но, если есть доступ к производству различных элементов из такого материала, самодельный вертолет тоже можно укомплектовать ими.
В большинстве случаев лопасти были закреплены на втулке при помощи шарниров или же различных гибких элементов. В вертолетостроении особо распространена трехшарнирная конструкция. Она имеет шарнир в горизонтальной плоскости, а также вертикальный и осевой элемент.
При полете такой машины лопасти порой совершают самые разные движения. Они могут совершать вращение вокруг горизонтальной оси винта и менять свое положение на каждый оборот.
Лопасти и шарниры
Шарниры располагаются в очень строго определенной последовательности на определенном расстоянии от центра. Вначале идет горизонтальный, далее вертикальный, а в конце осевой шарнир.
К чему все это? А вот к чему. Лопасти винта вращаются вокруг оси по часовой стрелке. При положении 90 градусов скорость, с которой двигаются лопасти в отношении потоков воздуха, является максимальной. Она складывается из той, с которой вращается винт, и непосредственно скорости воздуха, идущего навстречу машине.
На противоположной стороне данное значение минимальное. Оно от воздушного потока. Казалось бы, такая разность скоростей не может способствовать подъему летательного аппарата в воздух. Но нет. Так как лопасти закреплены на втулке посредством гибких элементов, то вместо опрокидывания машины остается лишь сменить угол наклона.
Процесс подъема геликоптера в небо и сам полет происходит вследствие того, что изменяется угол атаки лопастей. Это синхронизируется с тягой двигателя. Чтобы можно было синхронизировать работу лопастей и моторов, был изобретен так называемый автомат управления углом атаки, или элемент перекоса. Данный узел обладает достаточно сложной конструкцией. Поэтому самодельный автомат перекоса вертолета сделать не так уж просто. Хотя чертежи этого узла существуют.
Радиоуправляемые вертолеты своими руками
Еще около пяти лет назад радиоуправляемые модели были в диковинку для многих. Люди сбегались посмотреть на это чудо. Сегодня такая техника предлагается в самых различных комплектациях. Большинство предпочитает полностью готовые комплекты. Но есть и детали для самостоятельного изготовления.
Готовимся к сборке
Если есть желание собрать геликоптер своими силами, то стоит начать с более простых схем. Это в большинстве случаев два несущих винта на одном шасси. Такие модели обладают более высокой стабильностью, нежели их аналоги в классической компоновке. Это идеальный вариант для тех, кто ни разу не летал. Также подобные конструкции являются идеальным вариантом, если придется летать в закрытых пространствах.
Прежде чем собирать самодельный мини-вертолет, следует воспользоваться основными правилами. Для начала нужно придумать либо разработать схему. Затем следует правильно подобрать материалы и необходимый инструмент. Резьбы, а в особенности в металле, лучше посадить на фиксатор резьбы. Это необходимо для безопасности.
Необходимые материалы
Чтобы изготовить такую летающую технику, понадобится пластик, стеклопластик, дерево, карбон и алюминий. Также нужен двигатель, аккумуляторы, лопасти, ротор, редуктор для хвоста. Кроме этого, понадобиться сервоприводы для управления, электронные компоненты, краска, клей и некоторые мелочи.
Самодельный радиоуправляемый вертолет в несколько этапов
Сейчас мы посмотрим, как делать такую модель из того, что есть в гараже у каждого. Сборка будет производиться в несколько шагов. Давайте рассмотрим их.
Рама
Итак, для начала работы нам нужно рама. На ней будут закреплены основные детали и узлы. Этот узел должен иметь высокую жесткость. Чем жестче получится конструкция, тем лучше.
Для хобби-техники будет достаточно пластиковой рамы из двух половин. Между двумя частями будут зажаты подшипники и другие части. Затем половинки нужно стянуть саморезами. Если вам удалось изготовить раму по данному принципу, стянув и скрепив ее правильно, можете считать, что треть всей работы уже выполнена.
Мотор
Если вы не хотите долго рассчитывать при помощи специализированных программ передаточные отношения и мощность двигателя, лучше сделать так, чтобы мотор соответствовал рекомендациям производителя. Мотор крепится к раме. Крутящий момент будет передаваться на сцепление. Для этого дополнительно монтируют резиновую муфту.
Сцепление
На самодельный вертолет своими руками нужно установить систему центробежного сцепления. Оно должно включать в себя маховик и кулачки, а также «колокол». Когда обороты дойдут до нужного уровня, кулачки раздвинутся и войдут в зацепление с ним.
Ротор
Если модель спроектирована по схеме с одним несущим ротором и рулевым винтом, то это очень простая модель для реализации. Как поступать далее? Между мотором и ротором нужно смонтировать обгонную муфту. Она предназначена для того, чтобы механизм мог свободно вращаться по инерции.
Хвостовая балка
Данная деталь может быть изготовлена из алюминия, карбона или углепластика. Здесь важна жесткость. Внутри балки нужно расположить ременную передачу или же вал, через который вращение мотора будет передаваться на ротор на хвосте.
Управление шагом хвостового ротора
Самодельный вертолет предусматривает наличие машинки для управления хвостовым ротором. Так, можно применить длинную тягу через промежуточные качалки.
Шасси
Чтобы аппарат был более устойчивым, его необходимо оснастить шасси. Это позволяет смягчать удары и предотвратить возможные опрокидывания машины. Данный узел можно купить или же сделать самостоятельно из алюминиевой трубы и поперечин из пластика.
Капотная часть
Это больше декоративная деталь, хотя она несет и противоударную функцию. Для изготовления подойдет пластик. Чем он легче, тем лучше.
Электронная система
Без гироскопа, приемника, аккумуляторов и сервоприводов усилия просто обречены на провал. Самодельный вертолет на радиоуправлении не взлетит без вышеперечисленных деталей. Электронику тоже монтируют в корпусе летающей машины. Чтобы обеспечить безопасность, в электронную часть можно добавить выключатель и индикаторы заряда ботовых батарей.
Несколько советов
В качестве пульта для управления лучше приобрести готовое устройство. Собрать такое устройство с нуля не каждому под силу. Также нужно помнить, что в конструкции летательного аппарата не должно быть тяжелых моторов или аккумулятора. В противном случае машина не полетит в силу большой снаряженной массы.
Сделать своими руками вертолет − очень увлекательное занятие. Но летать с ним - это настоящее искусство. Полеты самодельных вертолетов − особенное зрелище. Если научиться управлять аппаратом виртуозно, тогда вы определенно вызовите восторг у окружающих.
Лопасти для вертолетов
Все те, кто регулярно летают с такими моделями, знают, как часто ломаются данные элементы. Особенно часто с этим сталкиваются начинающие летчики. Играть с вертолетом хочется, но постоянно приобретать эти детали − совсем не выход. К тому же и цена на них внушительная.
За час времени можно сделать четыре самодельные лопасти для вертолета. Для изготовления понадобятся пластиковые карточки без тиснения, а также целые лопасти. Целые детали будут использованы в качестве шаблона.
Одну из лопастей следует избавить от профиля. Для этого можно прогреть ее на газу, а затем расплющить об стол или любой другой предмет. Главное, делать это не слишком сильно. Затем, нужно обвести по шаблону, например, ножом. Резать необходимо несколько раз без нажима, а затем раз от раза усиливать нажим. Далее, аккуратным движением пластиковая карточка надламывается и дальше прорезается.
Так получилась заготовка. Теперь необходимо сделать ее тоньше. Для этого нужно шкуркой зачистить ее от второй трети ее размера. Затем переходимо к созданию профиля. Здесь необходимо свернуть тряпку в рулон, а нашу заготовку подогреть до мягкости. Нагревать нужно с широкой стороны. Затем, когда она уже достаточно мягкая, можно положить ее на рулон из ткани. Для того чтобы получить нужный профиль, достаточно прижать сверху заготовку заводской лопастью.
Другие самодельные аппараты
Далеко не все предпочитают самодельный вертолет на пульте управления. Некоторые любители техники предпочитают собирать вполне серьезные машины. Они выглядят почти как настоящие геликоптеры, просто изготовлены в большинстве достаточно кустарно. Но это все-таки хобби.
Например, парень из Нигерии, который учится на физическом факультете, увлекается тем, что разбирает на запчасти старую автомобильную технику и собирает из этого настоящий самодельный вертолет. Чертежи парень разрабатывает также сам.
Про очередное свое детище нигерийский физик говорит, что собирал машину порядка восьми месяцев. Этот аппарат поднимался над нигерийскими землями более 6 раз. В качестве материала был использовать алюминиевый лом.
Данный плод инженерной мысли оснащен мотором от автомобиля "Хонда". Двигатель имеет мощность в 133 л. с. В кузове установлены сидения от «Тойоты». Другие комплектующие были от «Боинга», который терпел крушение неподалеку.
Еще один самодельный вертолет из бензопилы стал возможностью для заключенного организовать побег из тюрьмы. Правда, конструкция его была проста до банального. Заключенный приделал к бензопиле деревянный винт. Это дало возможность мужчине без труда преодолеть на таком «хеликоптере» более 100 метров.
А 82-летний житель Рязани, несмотря на свой возраст, увлекается авиацией и вертолетостроением. Токарь, фрезеровщик да и вовсе большой мастер собрал свой первый летательный аппарат в 30-летнем возрасте. Он тогда работал на одном из заводов в Алма-Аты. Там он познакомился с одним летчиком, а тот помог ему сконструировать самодельный одноместный вертолет.
Хоть этому вертолету уже порядка 50 лет, старый специалист все еще продолжает конструировать все новые и новые машины. Сегодня со своим сыном он пытается собрать еще одну модель аппарата. Сборка началась прямо во дворе, затем переехала в гараж.
В Харькове тоже живет один любитель вертолетной техники. Конечно, на его машине нельзя полетать над землей. Его вертолет оснащен автопилотом, а управление осуществляется по радиоканалу. Эта конструкция отличается наличием автопилота. Вертолет может облететь по 200 точек по заранее заданному маршруту, а также вернуться туда, откуда аппарат взлетал ранее.
Заключение
Вот мы и узнали, как сделать самодельный вертолет. Как видите, при должном уровне навыков и информации можно собирать достойные летательные аппараты.
www.syl.ru
Системы управления вертолетными двигателями
Основной задачей системы управления ТВГТД является стабилизация частоты вращения несущего винта вертолета (свободной турбины) при изменении загрузки трансмиссии, обусловленной изменением общего шага несущего винта, шага хвостового винта и маневрами вертолета.
Наличие сложной трансмиссии и муфт свободного хода существенно увеличивает вероятность потери связи между турбиной и винтом и раскрутки свободной турбины с ее последующим разрушением. Вследствие этого чрезвычайно важной задачей САУ является надежная защита силовой турбины от раскрутки.
Существенное влияние на требования к САУ ТВГТД оказывают условия эксплуатации вертолета. На режимах висения или при полетах вблизи земли возможно попадание в двигатель воды или снега и заглохание двигателя. Обязательной для ТВГТД является система восстановления режима работы двигателя.
Полет и висение вертолета вблизи земли в песчаной местности приводит к пылевой эрозии лопаток компрессора, при полетах над морем — к засолению проточной части компрессора. Это вызывает существенное снижение запасов ГДУ двигателя и увеличение вероятности помпажа компрессора. Одним из основных требований к САУ ТВГТД является обеспечение защиты двигателя от помпажа и его ликвидация.
Введение в конструкцию двигателя упругого торсиона для электронного измерителя вращающего (крутящего) момента существенно снижает частоту крутильных колебаний системы «силовая турбина несущий винт». Частота крутильных колебаний близка к собственной частоте системы стабилизации частоты вращения несущего винта. Необходимо исключить возможность влияния крутильных колебаний на работу системы стабилизации частоты пнв.
Одним из важных требований к САУ ТВГТД является синхронизация режимов работы двигателей в двухдвигательном вертолете с целью повышения ресурса главного редуктора и одновременной выработки ресурса двигателей.
Изменение частоты вращения несущего винта для получения требуемой тяги в зависимости от режима полета дает существенную экономию топлива. Системы автоматического управления ТВГТД должны обеспечивать необходимую коррекцию частоты вращения несущего винта (свободной турбины).
Читать всё о газотурбинном двигателе
Avia.pro
avia.pro
Автомат перекоса вертолета. Общий принцип управления.
Привет, друзья!
Втулка несущего винта с автоматом перекоса вертолета МИ-8.
Снова вернемся к нашим вертолетам :-), этим красивым и удивительным (несмотря на их кажущуюся сегодня обычность) аппаратам. Поговорим немного подробнее о принципах их управления.
В статье «Как летает вертолет» я этого уже коснулся. Для того чтобы вертолет двигался поступательно, нужен перекос винта, и создает его такой агрегат, как автомат перекоса вертолета. Вот о нем сегодня и поговорим.
Как известно для вертолета полная аэродинамическая сила — это сумма всех сил, действующих на каждую лопасть в отдельности. Силы эти я бы разделил на искусственные и на естественные.
О естественных. Каждая лопасть имеет определенный вес. Поэтому при вращении с достаточно большой скоростью на нее действует центробежная сила. Есть еще сила сопротивления и конечно подъемная сила лопасти. Вот эту самую подъемную силу вполне можно корректировать силами искусственными. А это как раз и делает автомат перекоса винта вертолета. От него к каждой лопасти протянута специальная тяга, с помощью которой изменяется угол установки лопасти, то есть по сути дела угол атаки и, как следствие, подъемная сила.
Лопасти несущего винта, описывая полный круг вокруг оси при его вращении, обтекаются встречным потоком воздуха по-разному. Полный круг – это 360º. Тогда примем заднее положение лопасти за 0º и далее через каждые 90º полный оборот. Так вот лопасть в интервале от 0º до 180º — это лопасть наступающая, а от 180º до 360º — отступающая. Принцип такого названия, я думаю, понятен. Наступающая лопасть движется навстречу набегающему потоку воздуха, и суммарная скорость ее движения относительно этого потока возрастает потому что сам поток, в свою очередь, движется ей навстречу. Ведь вертолет летит вперед. Соответственно растет и подъемная сила. (Для примера приведу пояснительный рисунок из «заслуженной» 🙂 книги об управлении вертолетом МИ-1.)
Изменение скоростей набегающего потока при вращении винта для вертолета МИ-1 (средние скорости полета).
У отступающей лопасти картина противоположная. От скорости набегающего потока отнимается скорость, с которой эта лопасть как бы от него «убегает» :-). В итоге имеем подъемную силу меньше. Получается серьезная разница сил на правой и левой стороне винта и отсюда явный переворачивающий момент. При таком положении вещей вертолет при попытке движения вперед будет иметь тенденцию к переворачиванию. Такие вещи имели место при первом опыте создания винтокрылых аппаратов.
Чтобы этого не происходило, конструктора применили одну хитрость. Дело в том, что лопасти несущего винта закреплены во втулке (это такой массивный узел, насаженный на выходной вал), но не жестко. Они с ней соединены с помощью специальных шарниров (или устройств, им подобных). Шарниры бывают трех видов: горизонтальные, вертикальные и осевые.
Силы, действующие на лопасть, подвешенную ко втулке винта на шарнирах.
Теперь посмотрим что же будет происходить с лопастью, которая подвешена к оси вращения на шарнирах. Итак, наша лопасть вращается с постоянной скоростью без каких-либо управляющих воздействий извне.
От 0º до 90º скорость обтекания лопасти растет, значит растет и подъемная сила. Но! Теперь лопасть подвешена на горизонтальном шарнире. В результате избыточной подъемной силы она, поворачиваясь в горизонтальном шарнире, начинает подниматься вверх ( специалисты говорят «делает взмах»). Одновременно из-за увеличения лобового сопротивления (ведь скорость обтекания возросла) лопасть отклоняется назад, отставая от вращения оси винта. Для этого как раз и служит вертикальный шарнир.
Однако при взмахе получается, что воздух относительно лопасти приобретает еще и некоторое движение вниз и, таким образом, угол атаки относительно набегающего потока уменьшается. То есть рост избыточной подъемной силы замедляется. На это замедление оказывает свое дополнительно влияние отсутствие управляющего воздействия. Это значит, что тяга автомата перекоса, присоединенная к лопасти, сохраняет свое положение неизменным, и лопасть, взмахивая, вынуждена поворачиваться в своем осевом шарнире, удерживаемая тягой и, тем самым, уменьшая свой установочный угол или угол атаки по отношению к набегающему потоку. (Картина происходящего на рисунке. Здесь У – это подъемная сила, Х – сила сопротивления, Vy – вертикальное движение воздуха, α – угол атаки.)
Картина изменения скорости и угла атаки набегающего потока при вращении лопасти несущего винта.
До точки 90º избыточная подъемная сила будет продолжать расти, однако из-за вышесказанного со все большим замедлением. После 90º эта сила будет уменьшаться, но из-за ее присутствия лопасть будет продолжать двигаться вверх, правда все медленнее. Максимальную высоту взмаха она достигнет уже несколько перевалив за точку 180º. Это происходит потому, что лопасть имеет определенный вес, и на нее действуют еще и силы инерции.
При дальнейшем вращении лопасть становится отступающей, и на нее действуют все те же процессы, но уже в обратном направлении. Величина подъемной силы падает и центробежная сила вместе с силой веса начинают опускать ее вниз. Однако при этом растут углы атаки для набегающего потока (теперь уже воздух движется вверх по отношению к лопасти), и растет установочный угол лопасти из-за неподвижности тяг автомата перекоса вертолета. Все происходящее поддерживает подъемную силу отступающей лопасти на необходимом уровне. Лопасть продолжает опускаться и минимальной высоты взмаха достигает уже где-то после точки 0º, опять же из-за сил инерции.
Таким образом, лопасти вертолета при вращении несущего винта как бы «машут» или еще говорят «порхают». Однако это порхание вы, так сказать, невооруженным взглядом вряд ли заметите. Подъем лопастей вверх (как и отклонение их назад в вертикальном шарнире) очень незначительны. Дело в том, что на лопасти оказывает очень сильное стабилизирующее воздействие центробежная сила. Подъемная сила, например, больше веса лопасти в 10 раз, а центробежная – в 100 раз. Именно центробежная сила превращает на первый взгляд «мягкую» гнущуюся в неподвижном положении лопасть в жесткий, прочный и отлично работающий элемент несущего винта вертолета.
Однако несмотря на свою незначительность вертикальное отклонение лопастей присутствует, и несущий винт при вращении описывает конус, правда очень пологий. Основание этого конуса и есть плоскость вращения винта.
Силы, действующие на вертолет.
Теперь главная мысль :-). В известной статье я уже говорил, что для придания вертолету поступательного движения нужно эту плоскость наклонить, дабы появилась горизонтальная составляющая полной аэродинамической силы, то есть горизонтальная тяга винта. Иначе говоря, нужно наклонить весь воображаемый конус вращения винта. Если вертолету нужно двигаться вперед, значит конус должен быть наклонен вперед.
Исходя из описания движения лопасти при вращении винта, это означает, что лопасть в положении 180º должна опуститься, а в положении 0º (360º) должна подняться. То есть в точке 180º подъемная сила должна уменьшиться, а в точке 0º(360º) увеличиться. А это в свою очередь можно сделать уменьшив установочный угол лопасти в точке 180º и увеличив его в точке 0º (360º). Аналогичные вещи должны происходить при движении вертолета в других направлениях. Только при этом, естественно, аналогичные изменения положения лопастей будут происходить в других угловых точках.
Понятно, что в промежуточных углах поворота винта между указанными точками установочные углы лопасти должны занимать промежуточные положения, то есть угол установки лопасти меняется при ее движении по кругу постепенно, циклично.Он так и называется циклический угол установки лопасти (циклический шаг винта). Я выделяю это название потому, что существует еще и общий шаг винта (общий угол установки лопастей). Он изменяется одновременно на всех лопастях на одинаковую величину. Обычно это делается для увеличения общей подъемной силы несущего винта.
Такие действия как раз и выполняет автомат перекоса вертолета. Он изменяет угол установки лопастей несущего винта (шаг винта), вращая их в осевых шарнирах посредством присоединенных к ним тяг. Обычно всегда присутствуют два канала управления: по тангажу и по крену, а также канал изменения общего шага несущего винта.
Тангаж означает угловое положение летательного аппарата относительно его поперечной оси (нос вверх-вниз :-)), а крен, соответственно, относительно его продольной оси (наклон влево-вправо :-)).
Конструктивно автомат перекоса вертолета выполнен достаточно сложно, но пояснить его устройство вполне можно на примере аналогичного узла модели вертолета. Модельный автомат, конечно, устроен попроще своего старшего собрата, но принцип абсолютно тот же :-).
Автомат перекоса модели вертолета.
Это двухлопастной вертолет. Управление угловым положением каждой лопасти осуществляется через тяги 6. Эти тяги соединены с так называемой внутренней тарелкой 2 (из белого металла). Она вращается вместе с винтом и в установившемся режиме параллельна плоскости вращения винта. Но она может менять свое угловое положение (наклон), так как закреплена на оси винта через шаровую опору 3. При изменении своего наклона (углового положения) она воздействует на тяги 6, которые, в свою очередь, воздействуют на лопасти, поворачивая их в осевых шарнирах и меняя, тем самым, циклический шаг винта.
Внутренняя тарелка одновременно является внутренней обоймой подшипника, внешняя обойма которого – это внешняя тарелка винта 1. Она не вращается, но может менять свой наклон (угловое положение) под воздействием управления по каналу тангажа 4 и по каналу крена 5. Меняя свой наклон под воздействием управления внешняя тарелка меняет наклон внутренней тарелки и в итоге наклон плоскости вращения несущего винта. В итоге вертолет летит в нужном направлении :-).
Общий шаг винта меняется перемещением по оси винта внутренней тарелки 2 при помощи механизма 7. В этом случае угол установки меняется сразу на обеих лопастях.
Для более лучшего понимания помещаю еще несколько иллюстраций втулки винта с автоматом перекоса. Комментировать их нет смысла :-)…
Втулка винта с автоматом перекоса (схема).
Поворот лопасти в вертикальном шарнире втулки несущего винта.
Изменение общего шага винта, лопасти поворачиваются в осевых шарнирах.
Вот пожалуй и все. Как видите, принципиально все достаточно просто. Конечно в практическом плане автомат перекоса вертолета — агрегат сложный, включающий в себя различные специальные узлы и устройства.
Втулка несущего винта с автоматом перекоса вертолета МИ-2.
В одной из следующих статей мы этого коснемся, а также рассмотрим как же непосредственно управляется вертолет из кабины пилота с использованием автомата перекоса и специальных органов управления.
В заключение я предлагаю вам посмотреть два ролика, которые достаточно наглядно иллюстрируют работу автомата перекоса несущего винта. Полезного просмотра и до новых встреч :-)…
Фотографии кликабельны.
Related posts:
- Как летает вертолет.
avia-simply.ru
Как устроен вертолет
Вертолетом называется летательный аппарат тяжелее воздуха, подъемная сила которого создается одним или несколькими несущими винтами, приводимыми во вращение одной пли несколькими силовыми установками (двигателями)
Наиболее pacпpocтраненный тип вертолета с одним винтом и поршневым двигателем состоит из следующих основных частей: несущего винта, фюзеляжа, рулевого винта и шасси.
Несущий винт 1 служит для создания подъемной силы и тяги. При вращении несущего винта летчик с помощью ручки управления вертолетом 16 через автомат-перекос может изменять направление полной аэродинамической силы несущего винта R, перпендикулярной плоскости вращения концов лопастей, и тем самым создавать составляющую Р этой силы, направленную по касательной к траектории полета. Она аналогична силе тяги воздушного винта поршневого самолета или силе реакции газовой струн реактивного самолета и может меняться по величине в зависимости от угла наклона несущего винта, а следовательно, полной аэродинамической силы R.
Изменение величины аэродинамической силы несущего винта осуществляется рычагом общего шага 17, с помощью которого производится перемещение вертолета в вертикальной плоскости (спуск и подъем).
В фюзеляже 2 вертолета расположены кабина для экипажа и пассажиров, поршневой двигатель 3 с системой передачи (трансмиссией) к главному редуктору 7 и баки с горючим и маслом.
В кабине экипажа сосредоточено все управление вертолетом и двигателем, в том числе: ручка управления вертолетом, рычаг общего шага несущего винта, ножное управление (педали), управление триммерами, системы управления двигателем, приборы и агрегаты, размещенные как на приборной доске, так и в других местах кабины, и другое оборудование вертолета.
Рычаг общего шага связан с дроссельной заслонкой двигателя. Это необходимо для того, чтобы при изменении шага несущего винта, т. е. при изменении! нагрузки па двигатель, изменять газ так, чтобы обороты двигателя были постоянными. Поэтому рычаг общего шага несущего винта называют рычагом «шаг-газ».
Трансмиссия на вертолете состоит из редуктора двигателя 4 с муфтой включения и приводами па вентилятор 5 и главный вал 6.
Главный редуктор 7 вертолета через автомат-перекос и втулку 9 связан с лопастями несущего винта, а через вал 10, расположенный в хвостовой балке 11, промежуточный редуктор 12 и концевой вал 13, расположенный в концевой балке 14, связан с хвостовым редуктором 15 и рулевым винтом 8.
Рулевой винт служит для погашения реактивного момента, передаваемого от несущего винта на фюзеляж, а также для поворота вертолета вокруг вертикальной оси. Втулка рулевого винта механически связана с педалями ножного управления 18. Перемещая педали, летчик меняет общий шаг рулевого винта и изменяет тем самым величину развиваемой им тяги.
В полете требуется координированное действие всеми тремя органами управления в кабине - ручкой управления, рычагом «шаг-газ» и педалями.
Шасси. Вертолет имеет неубирающиеся шасси с передним колесом.
ftrww.narod.ru
Посадка вертолета при авторотации
Если во время полета у самолета отказывают двигатели, пилот имеет шанс спланировать и спасти машину и пассажиров. Бытует мнение, что раз у вертолета нет крыльев, то он не может планировать. Неужели отказ двигателя означает гибель винтокрылой машины? Нет, вертолет может совершить посадку в режиме авторотации винта.
В случае неполадок с двигателем вертолет можно посадить в режиме авторотации
Авторотация – вращение несущего винта вертолета с помощью набегающего потока воздуха. Во время авторотации создается подъемная сила, достаточная для планирования, маневрирования и мягкой посадки судна.
Режим авторотации чаще всего используется для аварийной посадки вертолета при отказе двигателя. Также она применяется, когда выходит из строя рулевой винт (или нарушается управление по рысканью), в результате чего продолжать нормальный полет невозможно.
Авторотация – это аварийный режим, который тем не менее необходимо освоить любому пилоту, но только под руководством опытного инструктора. От умения управлять вертолетом в режиме авторотации зависит жизнь экипажа и пассажиров.Как работает авторотация
Когда несущий винт вертолета раскручивается за счет энергии двигателя, он создает нисходящий воздушный поток и функционирует по принципу пропеллера, который ориентирован в пространстве горизонтально.
Если во время полета перестает работать двигатель, скорость вращения винта начнет падать, а машина ‒ терять скорость и снижаться. В этот момент на лопасти начинает действовать набегающий снизу поток воздуха. Это воздействие, при соблюдении определенных условий, раскручивает несущий винт, который снова создает подъемную силу. В режиме авторотации винт работает как горизонтально ориентированная ветряная мельница.
Чтобы при авторотации кинетическая энергия не тратилась на вращение двигателя, в вертолетах используется обгонная муфта. Это элемент трансмиссии, который блокирует передачу крутящего момента с ведомого вала на ведущий. Обгонные муфты также используются в велосипедах. Благодаря этим устройствам педали не вращаются, когда велосипедист едет с горы по инерции.
Кстати, у гиропланов (автожиров) несущий винт вращается и создает подъемную силу только за счет авторотации. Воздушные суда этого типа похожи на вертолеты внешне, но летают они скорее по принципу самолетов.
Несущий винт гиропланов всегда работает в режиме авторотации
Как посадить вертолет в режиме авторотации
Аварийная посадка в режиме авторотации входит в курс подготовки пилотов гражданских вертолетов. Алгоритм действия летчика зависит от типа воздушного судна, высоты и скорости полета, места посадки и других факторов. Схематически его можно описать так:
- Сразу после отказа двигателя пилот должен перейти на режим авторотации. Благодаря наличию муфты холостого хода несущий винт будет вращаться под воздействием набегающего снизу потока воздуха без сцепления с валом двигателя.
- Если после отказа двигателя скорость вращения винта резко снизилась, его необходимо раскрутить. Пилот должен уменьшить общий шаг до минимального. Это раскручивает винт, но уменьшает создаваемую им подъемную силу. Одновременно летчик должен оценить высоту и скорость снижения судна и установить стабилизированный режим снижения с помощью органов управления.
- Если после отказа двигателя винт вращается с высокой скоростью, машина будет снижаться довольно быстро. Это компенсируется увеличением шага, что повышает, однако, сопротивление несущего винта и уменьшает его обороты.
- За несколько метров до земли пилоту необходимо достаточно резко увеличить шаг и компенсировать увеличение угла тангажа вертолета отдачей ручки управления «от себя». Это практически останавливает горизонтальное движение машины, однако и обороты несущего винта при этом резко снижаются. Вертолет относительно плавно опускается на землю. В идеале, спуск получается почти вертикальным или с коротким пробегом.
Легкие вертолеты, например, Robinson R44, в режиме авторотации под управлением опытного пилота могут ненадолго зависать в воздухе. Благодаря этому посадка получается мягкой. Управлять тяжелыми воздушными судами при отказе двигателя сложнее. Поэтому посадить их с помощью авторотации без повреждений удается не всегда, но такие вертолеты всегда снабжены двумя двигателями, что значительно повышает уровень безопасности.
Видео посадки вертолета в режиме авторотации
Двойной рекорд Жана Буле
Французский пилот Жан Буле в 1972 году установил за один полет сразу два рекорда, которые не побиты до настоящего времени. Летчик рассчитывал достичь рекордной высоты на своем Aérospatiale SA.315B Lama. Это ему удалось: машина поднялась на фантастическую высоту ‒ 12 442 метра над уровнем моря.
А вот второй рекорд получился спонтанным. У Жана Буле не оставалось выбора, так как на огромной высоте из-за перегрузок вышел из строя двигатель. Пилот перешел в режим авторотации и посадил машину. Летчик и его машина даже не получили повреждений.
Жан Буле в кабине вертолета
После необычного полета Жан Буле остался в авиации. До выхода на пенсию он работал летчиком-испытателем ВВС Франции.
Авторотация – «штатный внештатный режим»
Режим авторотации позволяет мягко посадить вертолет в случае отказа двигателя. Выход из строя силовой установки – это, без сомнения, крайне опасная аварийная ситуация. В таких условиях у летчиков остается единственный шанс избежать катастрофы, но действовать необходимо быстро. Именно поэтому в программу подготовки пилотов вертолетов входит тренировка посадки в режиме авторотации. Конечно, для гарантированно мягкой посадки в тренировочных полетах за несколько метров до земли двигатель вновь запускают, но навык закрепляется и совершенствуется без малейшего вреда для воздушного судна и его экипажа.
Пилотов готовят к посадке со свободно вращающимся винтом в расчете на то, что они будут действовать в аварийной ситуации так же уверенно и спокойно, как и во время штатного полета. А это повышает безопасность пассажиров и вероятность мягкой посадки.
helico-russia.ru
Как устроен вертолет? — О самолётах и авиастроении
Вертолетом именуется летательный аппарат тяжелее воздуха, подъемная сила которого создается одним либо несколькими несущими винтами, приводимыми во вращение одной либо несколькими силовыми установками (двигателями).
Самый распространенный тип вертолета с поршневым двигателем и одним винтом складывается из следующих главных частей: несущего винта, фюзеляжа, рулевого винта и шасси.
Несущий винт 1 помогает для подъемной тяги и силы. При вращении несущего винта летчик посредством ручки управления вертолетом 16 через автомат-перекос может изменять направление полной аэродинамической силы несущего винта R, перпендикулярной плоскости вращения финишей лопастей, и тем самым создавать составляющую Р данной силы, направленную по касательной к траектории полета. Она подобна силе тяги воздушного винта поршневого самолета либо силе реакции газовой струи реактивного самолета и может изменяться по величине в зависимости от угла наклона несущего винта, а следовательно, полной аэродинамической силы R.
Изменение величины аэродинамической силы несущего пиита осуществляется рычагом неспециализированного шага 17, благодаря которому производится перемещение вертолета в вертикальной плоскости (подъём и спуск).
В фюзеляже 2 вертолета расположены кабина для пассажиров и экипажа, поршневой двигатель 3 с совокупностью передачи (трансмиссией) к главному редуктору 7 и баки с горючим н маслом.
В кабине экипажа сосредоточено все управление двигателем и вертолётом, а также: ручка управления вертолетом, рычаг неспециализированного шага несущего винта, ножное управление (педали), управление триммерами, совокупности управления двигателем, агрегаты и приборы, размещенные как на приборной доске, так и в других местах кабины, и второе оборудование вертолета.
Рычаг неспециализированного шага связан с дроссельной заслонкой двигателя. Это нужно чтобы при трансформации шага несущего винта, т. е. при трансформации нагрузки на двигатель, изменять газ так, дабы обороты двигателя были постоянными. Исходя из этого рычаг неспециализированного шага несущего винта именуют рычагом «шаггаз».
Трансмиссия на вертолете складывается из редуктора двигателя с приводами и муфтой включения на главный вал и вентилятор.
Основной редуктор вертолета через автомат-перекос и втулку связан с лопастями несущего винта, а через вал, расположенный в хвостовой балке, промежуточный редуктор и концевой вал, расположенный в концевой балке, связан с рулевым и 15 хвостовым редуктором винтом.
Рулевой винт помогает для погашения реактивного момента, передаваемого от несущего винта на фюзеляж, и для поворота вертолета около вертикальной оси. Втулка рулевого винта механически связана с педалями ножного управления 18. Перемещая педали, летчик меняет неспециализированный ход рулевого винта и изменяет тем самым величину развиваемой им тяги TV.
В полете требуется координированное воздействие всем;1 тремя органами управления в кабине — ручкой управления, рычагом «шаг-газ» и педалями.
Шасси. Вертолет имеет неубирающиеся шасси с передним колесом.
Взглянуть все вертолеты
DISCOVERY. Как это работает?! Вертолеты.
Увлекательные записи:
Похожие статьи, которые вам, наверника будут интересны:
stroimsamolet.ru
