Устройство и работа несущего винта вертолета. Как вертолет работает
Как летает вертолет. | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.
Здравствуйте, друзья!
МИ-1. Первый серийный вертолет в СССР.
А действительно интересно, как летает вертолет? Как этот удивительный (без преувеличения ) летательный аппарат не только держится в воздухе, но и красиво летает. Еще как красиво! Я неоднократно был свидетелем пилотажа серийного боевого вертолета МИ-24 над аэродромом города Бжег в Польше. Вертолет уже заслуженный ветеран, но грозная боевая машина, отлично зарекомендовавшая себя в Афганистане, и летает так, что дух захватывает, и взгляд оторвать от этого действа невозможно.
Так что же позволяет ей это делать? Ведь вроде бы несуразный по сравнению с самолетом летательный аппарат. Рискуя в который раз повторить самого себя скажу, что на самом деле принцип полета вертолета достаточно прост. И кое-что для его объяснения мы уже знаем.
Слышали, наверное, расхожее выражение «винтокрылая машина»? Оно достаточно правильное. Самолет держит в воздухе крыло, а у вертолета эти функции выполняет винт большого диаметра. Его называют несущим винтом. Каждая лопасть несущего винта представляет собой, по сути дела, крыло, имеющее аэродинамический профиль, и движущееся при вращении винта в воздушном потоке. Вот, пожалуй, принципиально и все :-). Что при этом происходит с крылом мы с Вами уже разобрались здесь и здесь. Возникает аэродинамическая сила, приложенная к каждой лопасти и, как их сумма, общая сила приложенная к винту и через него ко всему вертолету. Сила эта всегда перпендикулярна плоскости вращения винта.
Силы, действующие на вертолет.
Если она направлена вверх и больше веса вертолета, то он поднимается вертикально, если она равна весу, то он зависает в воздухе. Просто, неправда ли? Но теперь Вы вправе спросить, а как же вертолет двигается вперед? Ведь никакого горизонтального винта, как , например у винтового самолета у него нет и реактивного двигателя тоже. Что же создает ему тягу?
Как всегда все элементарно :-). Эту роль выполняет все тот же несущий винт. Если плоскость вращения винта наклонить, то вместе с ней наклонится и суммарная аэродинамическая сила. И теперь ее можно будет разложить на две составляющие: вертикальную, которая поднимает вертолет вверх и держит его в воздухе и горизонтальную, которая заставляет его двигаться вперед. Хотя правильней сказать не вперед, а туда, куда она направлена. Можно и вбок или назад, что вертолет с успехом и делает, кстати.
Вот, собственно, и все. На вопрос о том, как летает вертолет мы ответили. Конечно теория и практика этого вопроса значительно сложнее, но общий принцип полета именно таков.
Скажу, что на самом деле несущий винт вместе с массивной осью и тяжелыми сопутствующими механизмами никуда не отклоняется. Это, мягко говоря, трудно осуществимо и технически нецелесообразно. И тем не менее плоскость вращения винта наклоняется. Говоря вертолетным языком создается «перекос винта». Достигается он за счет изменения положения лопастей, которые подвешены к оси на специальных шарнирах, а управляет этим процессом специальное устройство, называемое «автомат перекоса несущего винта». Все, вертолет полетел… И именно туда, куда нам нужно.
КА-52 Аллигатор. Хвостового винта нет.
Всех эти заумных понятий мы еще очень популярно (и незаумно :-))коснемся в дальнейших наших разговорах, а сейчас я напоследок еще упомяну об одной необходимой вещи. Вы наверняка все видели у вертолетов маленький хвостовой винт и задавали себе вопрос: «Для чего он?». Отвечаю. Я думаю все, даже ярые нелюбители физики слышали про три закона Ньютона. А если не слышали, то поверьте мне на слово, я знаю, что говорю :-). Так вот третий закон в популярной форме гласит: «Каждое действие равно противодействию.» Именно согласно этому выражению возникает так называемый реактивный момент. То есть если несущий винт вертолета вращается, например, вправо, этот момент будет стремиться повернуть корпус вертолета влево (или же наоборот). Чтобы устранить эту совсем ненужную тенденцию и существует хвостовой винт. Он работает, как обычный тянущий самолетный винт и, создавая тягу, обратную реактивному моменту просто его уравновешивает. А если вертолету нужно повернуть, то тяга этого винта меняется за счет поворота его лопастей.
Есть достаточно вертолетов без хвостового винта. Это, например, всем известные КА-50 и КА-52. Но у них на одной оси как бы два несущих винта. И вращаются они в разные стороны, тем самым уравновешивая вредный реактивный момент.
Все. Сказано уже более чем достаточно. Теперь если Вас спросят как летает вертолет, Вы без труда сможете на этот вопрос ответить. И я Вам советую присмотреться к современным типам этого летательного аппарата. Они сейчас развились в некий тип, стоящий в определенном смысле особняком от традиционной авиации и иной раз просто завораживают своим видом и своими возможностями… Хотя, впрочем, продолжение следует…
P.S. Напоследок маленький ролик с участием МИ-24. Не российского, к сожалению. Вот так люди заботятся о технике, тем более такой заслуженной. Второй ролик – пилотаж Ми-24.
Фото и картинки кликабельны.
No related posts.
Как летает вертолет
Вертолеты летают, потому что у них крутятся длинные лопасти несущего винта, чьи поперечные сечения по форме похожи на сечение самолетных крыльев. Подъемная сила вертолетных лопастей может меняться, если изменять угол наклона всех лопастей одновременно.
А различные повороты машины выполняются при помощи изменения наклона отдельно каждой лопасти при ее вращении. Если надо лететь вперед или назад, поворачивать налево или направо, вращающийся несущий винт поворачивают в направлении желаемого маневра.
В хвостовой части вертолета установлен еще один, небольшой вспомогательный несущий винт. Он нужен для того, чтобы, вращаясь, уравновешивать такое действие главного винта, которое могло бы привести к закручиванию всего вертолета вокруг его вертикальной оси. Другими словами, вспомогательный винт позволяет машине стабильно держаться в воздухе. Кроме всего прочего, вертолеты могут неподвижно зависать в воздухе. Для<» этого требуется, чтобы вес машины оказался равен подъемной силе, создаваемой несущим винтом.
Главный несущий винт
В поперечном сечении лопасть главного несущего винта похожа на крыло самолета. Воздушный поток, обтекая верхнюю и нижнюю поверхность лопасти, создает над ней пониженное давление и рождает подъемную силу.
Вспомогательный несущий винт
Сила, возникающая при вращении главного винта, стала бы раскручивать весь вертолет, если бы не было стабилизирующего эффекта от работы вспомогательного винта, расположенного на хвосте.
Втулка главного несущего винта
Чтобы вертолет был стабилен в полете, пилот устанавливает нужный угол лопастей главного винта. Для этого служит устройство, известное как кольцо автомата перекоса. Оно укреплено на валу несущего винта. Вертолет может лететь, кружить или неподвижно парить в воздухе в соответствии с тем, как пилот установит это кольцо. Ниже на рисунке показаны перемещения кольца вверх и вниз, которые приводят к изменению наклона лопасти винта. Кроме того, кольцо автомата перекоса можно наклонять, чтобы изменить угол наклона винтового диска.
Пилотирование вертолета
1. Чтобы лететь вперед, пилот толкает рычаг управления от себя. При этом винтовой диск наклоняется к носу.
2. Чтобы набирать высоту, пилот увеличивает общий тангаж всех лопастей, пока подъемная сила не превзойдет силу тяжести.
3. Чтобы висеть неподвижно, пилот удерживает такой угол наклона винта, чтобы подъемная сила и сила тяжести были равны.
4. Чтобы дать задний ход, пилот наклоняет винтовой диск по направлению к хвосту.
5. Чтобы повернуть, пилот поворачивает винтовой диск влево или вправо.
6. Чтобы изменить курс, пилот устанавливает нижний угол наклона лопастей вспомогательного винта.
information-technology.ru
Управление вертолетом. | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.
Здравствуйте!
Взлет МИ-8 в зоне воздушной подушки.
Мы с Вами уже выяснили как, в принципе, управляется вертолет, и как работает автомат перекоса. А сегодня внесем некоторую ясность в вопрос о том, какую роль во всем этом играет пилот. Какие даны ему органы управления для решения вобщем-то непростой задачи, каковой является управление вертолетом
С самолетом все более-менее понятно. У него есть две самостоятельные системы: система управления самолетом (собственно управление рулями и элеронами) и система управления двигателем. И органы в кабине экипажа в количестве трех штук 🙂 : ручка управления самолетом (РУС), ручка управления двигателем (РУД), и педали для управления рулем направления. Как в этом плане обстоят дела у вертолета?…
Начнем с того, что определим более конкретно типы управления вертолетом.
Первое — это вертикальное управление. Осуществляется путем одновременного изменения угла установки лопастей несущего винта (то есть изменением общего шага). Делает это автомат перекоса.
Второе — путевое управление.То есть изменение направления полета. Осуществляется при помощи рулевого (хвостового) винта путем изменения его тяги (то есть изменение общего шага рулевого винта). Если вертолет двухвинтовой схемы (без хвостового винта), то путем изменения крутящего момента одного из винтов. Об этом я уже говорил ранее.
Третий тип — поперечное управление. Это управление вертолетом по крену. Крен создается наклоном плоскости вращения винта (а значит и полной аэродинамической силы винта) в нужную сторону, вправо или влево. При этом появляется боковая составляющая полной аэродинамической силы, обеспечивающая возможность бокового движения вертолета. Кроме того сила тяги винта теперь уже не проходит через центр тяжести вертолета. Поэтому относительно него появляется момент, кренящий вертолет в нужную сторону. Все это тоже прерогатива автомата перекоса.
Ну и четвертый тип управления вертолетом — продольное управление. Это управление вертолетом по тангажу, при этом вертолет летит вперед или назад с соответствующей скоростью. Осуществляется путем наклона плоскости вращения несущего винта и, соответственно, вектора полной аэродинамической силы в продольном направлении, вперед или назад. При этом создается угол тангажа (вертолет опускает или поднимает нос) из-за создания момента наклоненной аэродинамической силы относительно центра тяжести вертолета. Плюс появляется горизонтальная составляющая этой силы, которая, собственно, и движет вертолет в нужном направлении. Главную роль здесь опять же играет автомат перекоса, меняющий циклический шаг винта.
Итак у вертолета есть три главных агрегата, которые определяют его движение. Двигатель, автомат перекоса и рулевой винт. И, собственно, управление вертолетом означает управление этими тремя агрегатами. Для этого существуют три системы: система управления автоматом перекоса (управление циклическим шагом несущего винта), система управления хвостовым винтом и система управления общим шагом винта во взаимодействии с управлением оборотами (мощностью) двигателя, или система «шаг-газ».
Что такое «шаг-газ». Дело в том, что угол установки лопастей несущего винта (общий шаг) и обороты двигателя связаны. Ведь если увеличить угол, то возрастет величина аэродинамических сил, действующих на лопасти. Увеличивается и подъемная сила, и сила сопротивления. Винт, как говорят, нагружается. Двигатель, находясь на определенном уровне мощности не может «обслужить» возросшую нагрузку и может начать терять обороты. Тяга винта, соответственно, может уменьшиться.
Чтобы этого не происходило, была придумана система шаг-газ, которая одновременно с увеличением угла установки лопастей подает команду в топливную автоматику на увеличение оборотов (то есть «увеличиваешь шаг – даешь газ» и наоборот), тем самым исключая падение мощности двигателя.
Теперь о том, что у нас в кабине. У пилота есть собственно две ручки управления вертолетом.
Первая – ручка управления циклическим шагом винта (или просто ручка управления вертолетом). Она самолетного типа, расположена перед креслом пилота, и с ее помощью осуществляется продольное и поперечное управление вертолетом. От нее через специальную систему тяг и качалок воздействие передается на тарелку автомата перекоса, которая, в свою очередь, определяет циклический угол установки лопастей.
Системы управления циклическим и общим шагом винта.
Кабина вертолета. Хорошо видны спаренные ручки управления и ручки шаг-газ.
Вторая – ручка управления общим шагом винта или, как ее еще называют «ручка шаг-газ». Эта ручка обычно расположена слева от кресла пилота и перемещается вертикально вверх-вниз. С ее помощью осуществляется вертикальное управление путем одновременного воздействия на автомат перекоса и систему изменения оборотов двигателя. Обычно обороты двигателя меняются на первой трети перемещения ручки, далее уже меняется только общий шаг винта.
Отдельно от шага винта мощность двигателя может меняться только в небольших пределах для необходимой корректировки. Для этого на ручке шаг-газ существует специальный корректор ( обычно что-то типа поворотного кольца).
На схеме под номерами: 1 — ручка управления циклическим шагом; 2 — ручка шаг-газ; 3 — автомат перекоса; 4 — агрегат системы управления двигателем.
Кроме ручек управления есть еще педали. С их помощью опять же через систему управления вертолетом летчик воздействует на рулевой винт с целью изменения общего шага его лопастей, меняя тем самым, его тягу и, соответственно, разворачивающий момент вертолета.
Система управления шагом рулевого винта.
Кабина вертолета. Хорошо видны ручка управления и правая педаль.
При использовании всех описанных органов управления вертолетом, этот аппарат превращается в маневренную машину с довольно широкими возможностями.
Основные режимы полета вертолета – это взлет, висение, разгон и набор высоты, маневрирование и далее снижение и посадка. Обычные, впрочем, режимы для любого летательного аппарата, за исключением, конечно, висения. Этот режим доступен еще только самолетам с вертикальным взлетом и посадкой (СВВП), не считая, конечно, всякой экзотики :-).
Чуть-чуть подробнее о режиме взлета. Существует два способа взлета. Первый – «по вертолетному». В этом случае вертолет взлетает вертикально с кратковременным зависанием на высоте 1,5-2 метров (контрольное висение), после чего производится разгон с набором высоты. Второй – «по самолетному». При этом вертолет разгоняется на земле, набирает скорость отрыва и взлетает с последующим набором высоты и скорости.
Способ взлета выбирается в зависимости от состояния самого аппарата и от внешних условий. Определяющим в этом плане является запас мощности двигателя, что вполне понятно :-). Этот запас, в свою очередь, зависит от массы вертолета (точнее взлетной массы) и от таких параметров состояния атмосферы, влияющих на параметры работы двигателя и несущего винта, как местное давление воздуха, температура и влажность (влияющие на плотность воздуха).
Взлет по вертолетному.
Кроме того на выбор способа взлета влияет размер и состояние поверхности площадки, на которой находится вертолет, наличие каких-либо препятствий по курсу взлета и обязательно направление и сила ветра у земли.
Чем выше барометрическая высота места взлета (ниже давление), чем выше температура и влажность воздуха, а также чем ниже скорость встречного ветра, тем ниже запас мощности двигателя, и тем ниже должна быть взлетная масса вертолета.
Взлет по вертолетному – это основной вид взлета для современных аппаратов. Он, однако, тоже может иметь различную конфигурацию. Дело в том, что при работе воздушного винта вблизи земли может появиться эффект воздушной подушки. Это явление, я думаю, известно практически каждому современному человеку.
Воздух, отбрасываемый несущим винтом вниз тормозится у земли и образует как бы поддерживающую аппарат подушку. Такое может происходить обычно на совсем малом расстоянии от земной поверхности. Считается, что для вертолета это явление можно принимать во внимание, если расстояние от земли до плоскости вращения винта равно радиусу винта (или меньше). В этом случае прирост подъемной силы составляет 10-15%.
Так вот взлет по вертолетному может осуществляться с разгоном вне зоны воздушной подушки или в ее зоне, а также может осуществляться разгон по наклонной траектории.
Первый случай выбирается тогда, когда взлетная площадка имеет ограниченные размеры и окружена высокими препятствиями, а также если она имеет сильное запыление или покрыта свежевыпавшим снегом. Режим работы двигателя при таком взлете – максимальный то есть запаса по мощности нет.
Это самый напряженный режим взлета, а при отказе двигателя (одного из двигателей) безопасная посадка не гарантирована. Вертикальный подъем должен осуществляться до высоты обеспечения прохода над препятствиями с превышением не менее 5 метров.
Взлет вне зоны воздушной подушки с площадки, ограниченной препятствиями.
Разгон по наклонной траектории может быть использован на такой же площадке, но с высотой препятствий до 5 метров. Запас мощности при таком взлете должен обеспечивать одновременный разгон с набором высоты. Должна быть гарантирована безопасная посадка в случае отказа двигателя (одного из двигателей).
Взлет с разгоном в зоне воздушной подушки – самый распространенный способ взлета. Он обычно производится с аэродромов (вертодромов), имеющих открытые подходы. При этом двигатель работает обычно на номинальном режиме, то есть имеется запас мощности для необходимого, в случае чего :-), маневрирования. Вертолет после контрольного висения разгоняется вдоль земли с углом тангажа на пикирование в 10-15 º (иной раз и больше, и это очень эффектно :-)) и далее переходит в набор высоты. Этот взлет, кстати, – самое распространенное из того, что мы видим в кино.
Если по вертолетному взлететь невозможно, то вертолет может взлететь по самолетному, вырулив для этого к месту старта. Далее все как у самолета :-). Ручка шаг-газ устанавливается на взлетный режим, ручка управления дается немного от себя (для появления горизонтальной тяги), вертолет разбегается и, набрав определенную скорость (порядка 40-50 км/ч), после небольшого взятия ручки управления на себя, отрывается от земли. Далее некоторое выдерживание на высоте около 1,5 метров и подъем.
Взлет по самолетному.
Вот так вкратце о возможностях взлета. О других рабочих (а также аварийных и специальных) режимах полета поговорим в следующих статьях и по пожеланиям трудящихся :-).
А пока всем, я думаю, понятно, что на любых режимах полета управление производится совместными перемещениями ручек управления вертолетом, шаг-газ и педалями. Управление вертолетом максимально приближено к самолетному, но отличия, конечно, на лицо. Пилотов вертолетов даже наблюдению из кабины за землей учат по-другому. Ничего не поделаешь, специфика. Да и сравнивать вертолет и самолет наверное было бы неправильно. Однако, как говорится глаз радует и тот и другой :-). Оба летают удивительно красиво. Что еще нужно ? 🙂 :-)…….
В конце статьи помещаю ролик, который уже есть в моей статье о турбовальном двигателе. Для сегодняшней статьи он подходит как нельзя лучше :-). Взлет с разгоном в зоне воздушной подушки. Правда не совсем типичный, а с применением еще одного элемента под названием шик, граничащий с воздушным хулиганством. Однако ведь до чего ж эффектно выглядит! :-). Летчик… Снимаю шляпу…
В довершении еще ролик « О том как летает вертолет». Последний, к сожалению, на английском языке. Но кое-какие полезные моменты с точки зрения управления в нем можно понять и так и они неплохо показаны. К сожалению более приемлемого материала в этот раз не нашел 🙁 …
До новых встреч…
Фотографии кликабельны.
No related posts.
avia-simply.ru
Как летает вертолет? - Детская онлайн энциклопедия «Хочу всё знать»
Многие дети хоть раз в жизни видели в небе летящий вертолет. А у кого-то может быть есть вертолет на радиоуправлении. Вертолет может быть транспортом для быстрого передвижения и участником боевых действий на войне. Он летает так, что дух захватывает и невозможно оторвать взгляд. Но как же такая тяжелая железная машина может оторваться от земли и лететь в нужном направлении?
Давайте разбираться. На крыше вертолета закреплен огромный крутящийся винт с лопастями. Он выполняет функцию крыльев. Этот винт, вместе с еще одним винтом, поменьше способен поднять вертолет вверх, задержать его в воздухе и заставить лететь. Когда винт крутится, лопасти с силой захватываю поток воздуха и, при помощи аэродинамической силы, вертолет летит.
Аэродинамическая сила – это сила, с которой воздух действует на поверхность вертолета. Благодаря вращению лопастей винта над вертолетом создается зона пониженного давления, и частички воздуха как бы выталкивают его вверх. Загребая лопастями воздух, вертолет мчится вперед. Главный винт помогает вертолету лететь прямо вперед.
А при наклоне винта изменяется аэродинамическая сила. Благодаря этому вертолет может лететь не только вперед, но и вбок или даже назад. Но как же наклонить винт, чтобы заставить вертолет лететь вбок? Для этого надо изменить угол атаки. Что такое угол атаки? Каждая лопасть винта может оборачиваться вокруг своей оси (стержня). Угол атаки – это величина, на которую может «задраться» лопасть навстречу воздуху. Когда пилот увеличивает угол атаки сразу у всех лопастей, вертолет взлетает вверх, а когда угол атаки уменьшается – вертолет опускается. Если растет угол атаки лопасти, когда она будет находиться над носом вертолета, то сзади соответственно он уменьшится и вертолет полетит назад. А если растет угол атаки у лопасти пролетающей над левым бортом – вертолет полетит направо.
Если за рычагом управления опытный пилот, вертолет может даже летать вверх ногами, то есть вверх колесами. Вернее летать он так не сможет, а сможет только делать фигуры в воздухе. Для того, чтобы «кувыркнуться» вертолету хватит аэродинамической силы. Но летать вниз лопастями долго вертолет не может. Если сравнивать вертолет с самолетом, можно найти много отличий. Самолету нужно разогнаться, чтобы взлететь и он не может держаться вертикально в воздухе, ему нужно все время лететь вперед. А вертолет может подняться вверх, например, с крыши дома, и висеть в воздухе столько времени, сколько надо. Это позволило вертолету найти применение в разных областях нашей жизни.
ya-uznayu.ru
Как летает вертолет?
Как летает вертолет?
Авиация – сколько в этом слове завораживающего и невероятного! Чего стоят одни только самолёты и вертолёты! А задумывались ли вы, как летает вертолет? Ну, с самолётом всё понятно, крылья позволяют ему держаться в небе, не падая, лететь вперёд, в сторону. «А вот вертолёт таких крыльев не имеет» - скажете вы. И будете правы только наполовину. Но об этом подробней.
Принцип полета вертолета
Вероятно, все видели винт, расположенный на крыше у вертолёта. Именно он и отвечает за поднятие машины в воздух. Несущий винт больших размеров состоит из лопастей, которые при вращении и подымают вертолёт. Они выполняют функцию крыла, как у самолёта, вот только по размеру меньше, а количество их больше. Когда заводится двигатель, лопасти винта начинают вращение, заставляя летательный аппарат взлетать в небо. Сила, которая применяется к каждому крылу-лопасти, суммируется в общую силу, которая применяется ко всей машине в целом. Именно эта аэродинамическая сила перпендикулярная по отношению к плоскости, создающейся при вращении всех лопастей и винта в целом, способствует поднятию в воздух тяжёлого летательного аппарата. Если сила вращения винта больше, чем вес всего летательного аппарата, он будет взлетать. Если сила меньше, полёт не будет совершён. А вот если сила одинаковая, вертолёт застрянет на месте. Можно посмотреть подробней о том, как летает вертолет, на видео. Вы заметите, что после того как лопасти набирают обороты, вертолёт начинает взлетать, но не сразу. Сперва он немного зависает, а уж после того как набирает обороты, взлетает.
Топливо для полета
elhow.ru
Устройство и работа несущего винта вертолета
Для того чтобы самолет или планер летал, нужна подъемная сила, а эта сила создается крылом. Поэтому главным в самолете является крыло, ибо в конечном счете Весь самолет может быть сведен в летающее крыло, без фюзеляжа, без оперения.
У вертолета роль крыла играет несущий винт. Даже если в летательном аппарате ничего больше нет, кроме несущего винта, мы можем принципиально назвать его «вертолетом».
Наверное, многие в детстве делали себе такой «вертолет», состоящий только ив одного винта, вырезанного из куска жести. Стартовым устройством для него служила обыкновенная катушка от ниток, вращающаяся на стержне.
Однако роль несущего винта вертолета гораздо более многогранна, чем роль крыла самолета.
Созданием подъемной силы еще не ограничивается назначение несущего винта.
Когда вы посмотрите на вертолет в горизонтальном полете, вы неизбежно обратите внимание на то, что фюзеляж носом наклонен к горизонту. При этом наклоненным вперед оказывается и несущий винт.
Полная аэродинамическая сила R, развиваемая несущим винтом и направленная перпендикулярно к плоскости вращения концов лопастей, в этом случае может быть разложена на две составляющие: направленную вертикально подъемную силу, которая поддерживает вертолет на заданной высоте, и силу, направленную по касательной к траектории полета, Р, которая на вертолете является силой тяги. За счет этой силы вертолет летит вперед. Таким образом, несущий винт в поступательном полете одновременно является и тянущим винтом.
Однако и этим не ограничивается роль несущего винта. У вертолета в отличие от самолета нет рулевых поверхностей, таких, как элероны, триммеры, рули направления и высоты. Да они и не имели бы смысла, так как во время полета не обдувались бы потоком воздуха и в силу этого не могли бы служить целям управления.
Ведь мы знаем, что для изменения положения тела, к нему нужно приложить внешнюю силу. В полете вертолет окружен воздухом, поэтому внешняя сила может быть только результатом взаимодействия каких-либо частей вертолета с воздушной средой. Для того чтобы возникла сила сопротивления воздуха, тело должно перемещаться с большей скоростью. Когда вертолет висит в воздухе, то этому условию не отвечает ни одна его часть, кроме винта. Поэтому роль органа управления вертолетом также возложена на несущий винт. Действуя ручкой управления, летчик с помощью особых устройств, о которых будет рассказано в следующих главах, добивается такого положения, которое равносильно изменению плоскости вращения несущего винта. При этом изменяет свое направление и полная аэродинамическая сила воздушного винта и обе ее составляющие. И если подъемная сила всегда направлена вертикально вверх, то вторая составляющая — по касательной к траектории полета.
В зависимости от угла наклона полной аэродинамической силы меняется не только направление, но и величины ее составляющих. Следовательно, управляя несущим винтом, летчик может изменять не только направление полета, но и скорость полета.
Для подъема или спуска вертолета летчик также воздействует на лопасти несущего винта, уменьшая или увеличивая одновременно и на одинаковую величину угол установки всех лопастей.
Если на вертолете отказывает двигатель, то, уменьшая углы атаки лопастей, летчик ставит несущий винт в положение самовращения (авторотации). Поддерживаемый подъемной силой, создаваемой винтом на этом режиме работы, вертолет совершает безопасный планирующий спуск.
Из сказанного выше ясно, что для понимания устройства и полета вертолета надо разобраться прежде всего в работе несущего винта; для того чтобы вертолет успешно мог летать, конструктор должен обеспечить надежность прежде всего несущего винта.
Летчики, инженеры, техники и механики, летающие на вертолетах и обслуживающие их, прежде всего должны следить за безукоризненным состоянием несущего винта.
Итак, несущий винт — вот что главное в вертолете
Режимов работы несущего винта вертолета чрезвычайно много. Каждому режиму полета вертолета соответствует свой режим работы несущего винта. Основными для вертолета являются: пропеллерный режим, режим косой обдувки, режим самовращения (авгоротация) и режим вихревого -сольца.
Пропеллерный режим возникает при вертикальном подъеме или висении вертолета.
Режим косой обдувки возникает при поступательном полете вертолета.
Режим самовращения возникает при отключении двигателя вертолета от несущего винта в полете, при этом винт вращается под действием потока воздуха.
Режим вихревого кольца возникает при снижении вертолета. При таком режиме поток воздуха, проходя сквозь ометаемую винтом поверхность сверху вниз, вновь подходит к винту сверху.
Однако в некоторых частных случаях, например, в пропеллерном режиме, его работа схожа с работой самолетного винта. Когда самолет находится на земле или летит горизонтально, его винт обдувается со стороны плоскости вращения (по оси). Когда вертолет находится на земле, висит в воздухе или поднимается вертикально вверх, его несущий винт также обдувается со стороны плоскости вращения (по оси). Различие при этом состоит только В ТОМ, что у самолета струи воздуха проходят через плоскость вращения винта в горизонтальном направлении, спереди назад, тогда как у вертолета — в вертикальном направлении, сверху вниз. При этом несущий винт захватывает воздух из зоны А сверху и отбрасывает его, закручивая, вниз, в зону. На место частиц воздуха, забранных из зоны А, поступают частицы воздуха из окружающей среды и частично из зоны Б, но уже вне плоскости вращения винта.
До того, как несущий винт был приведен во вращение, воздух над винтом н под ним находился в состоянии покоя С началом вращения винта приборы, внесенные с область действия винта, но находящуюся вдали от него, покажут наблюдателю, что в сечении 0—0 воздух по-прежнему находится в состоянии относительного покоя. Его давление равно атмосферному, а скорость. Расстояние от сечения 0—0, где еще не наблюдается влияния винта, до плоскости вращения винта есть величина переменная, которая зависит от вязкости среды и точности применяемых нами приборов. Чем точнее прибор, тем он дальше от винта зарегистрирует наличие скорости воздуха, частички которого будут устремлены к винту.
Если бы воздух был лишен сил вязкости, то действие винта сказалось бы бесконечно далеко.
Фактически ввиду того, что воздух представляет собой вязкую среду, влияние винта перестает ощущаться уже на расстоянии десятков метров.
Перенося наши приборы из сечения 0—0 все ближе к сечению, мы заметим постепенный прирост скорости воздуха, подсасываемого винтом. Та скорость, которую воздух имеет, подходя к сечению, называется индуктивной скоростью подсасывания. На основании закона сохранения энергии кинетическая энергия (энергия скорости движения) не может увеличиться без того, чтобы не уменьшался другой какой-либо вид энергии. И действительно, наряду с ростом скорости воздуха до ш, мы замечаем, что давление воздуха р0 при этом падает. Это значит, что увеличение скорости воздуха произошло за счет уменьшения давления. За винтом сечение потока сжимается и происходит еще большее увеличение скорости воздуха. Казалось бы, должно было последовать дальнейшее падение давления. Однако сразу за винтом давление растет до р-2. Не противоречит ли это закону сохранения энергии? Да, противоречит, если мы не примем во внимание того обстоятельства, что воздух извне (от винта) получил добавочную энергию (механическую). Механическая энергия винта, преобразуюсь в кинетическую и потенциальную энергию потока, увеличивает и скорость и давление воздуха одновременно.
В сечении сразу за винтом прибор нам показывает, что воздух по сравнению с сечением имеет скорость и», называемую скоростью отбрасывания. Причем скорость отбрасывания оказывается вдвое больше скорости подсасывания.
Далеко за винтом, в сечении (теоретически на бесконечном удалении), скорость и давление воздуха восстанавливаются до первоначальных значений. Энергия потока при этом из-за наличия сил вязкости рассеивается в пространстве.
Таково действие винта на воздух, которое является следствием приложения к винту энергии вращения. Этому действию соответствует ответное действие воздуха на винт, которое проявляется в виде силы тяги, являющейся проекцией полной аэродинамической силы R на ось, проходящую через втулку винта перпендикулярно плоскости его вращения. Если динамометр, соединенный с винтом, при остановленном винте показывал нулевое значение тяги, то по мере роста оборотов тяга будет все больше и больше возрастать. На режиме висения и вертикального подъема на всех других режимах полета
Величину тяги, создаваемой винтом, можно не только замерить, но и подсчитать.
avia.pro
Как управлять радиоуправляемым вертолетом: пошаговый гайд
Здравствуйте, наши уважаемые читатели. Начинающие пилоты зачастую имеют слабое представление о том, как управлять радиоуправляемым вертолетом. Ошибки в пилотировании приводят к падениям, столкновениям и иным неприятным для летательного аппарата последствиям. Действительно, управлять вертолетом сложнее по сравнению с квадрокоптером. Необходимо иметь хотя бы общие теоретические знания, чтобы отдавать правильные команды.
Подготовка к полету и настройка вертолета
Хотя большинство моделей вертолетов на радиоуправлении продаются в комплектации RTF (то есть в собранном виде), не торопитесь с запуском. Как минимум, необходимо зарядить аккумулятор, соединиться с пультом и выполнить калибровку сервопривода. Совершенно не лишней окажется и корректировка рысканья.
Подключение пульта к модели выполняется в следующей последовательности:
- Включаем пульт управления
- Вставляем аккумулятор в вертолет
- Соединяем оба устройства
Калибровка сервопривода проводится следующим образом:
- Вертолет ставим на горизонтальную поверхность и соединяем его с аппаратурой управления
- Обращаем внимание на диск сервопривода. Он должен быть параллелен поверхности
- Если диск не параллелен, производим его корректировку триммером тангажа
Корректировку рысканья следует проводить так:
- Вертолет ставим на горизонтальную поверхность и соединяем его с пультом управления
- Скорость вращения несущего винта плавно увеличиваем с помощью стика управления скоростью до начала смещения модели, но не допускаем ее взлета
- При развитии вращения фюзеляжа по часовой стрелке, вращаем регулятор триммера корректировки против часовой стрелки до тех пор, пока вертолет не перестанет поворачиваться
- При развитии вращения фюзеляжа против часовой стрелки, регулятор триммера корректировки следует поворачивать по часовой стрелке до тех пор, пока беспилотник не перестанет вращаться
Не лишним будет освоить управление газом, заодно потренировавшись в посадке летательного аппарата.
Для этого:
- Берем модель за шасси и плавно прибавляем и уменьшаем газ. Так вы получите представление о возникающей подъемной силе
- Устанавливаем беспилотник на горизонтальную поверхность и плавно отклоняем стик, добавляя газ. Набираем высоту, после чего так же плавно приземляемся
Освоиться с управлением моделями вертолетов могут симуляторы. Они очень точно моделируют основные ситуации.
Основы управления вертолетом
Хотя речь идет о моделях на радиоуправлении, к ним применимы принципы управления настоящими вертолетами.
Мы рассмотрим основные понятия, расскажем, какие силы оказывают влияние на летательный аппарат и как они распределяются в разных режимах полета. Теория поможет вам быстрее освоить управление, и вы поймете, почему вертолет ведет себя так, а не иначе.
Эффект земли
Так называемый эффект земли можно наблюдать при зависании вертолета над поверхностью на высоте, несколько меньшей диаметра основного ротора.
Создаваемая лопастями ротора скорость воздушного потока не способна достигнуть максимальных значений из-за небольшого расстояния модели до поверхности. Летательный аппарат оказывается над своеобразным пузырем, созданным воздухом высокого давления.
Настоящие вертолеты при возникновении эффекта земли теряют устойчивость. Поведение аппарата можно сравнить с поведением человека, оказавшегося на большом шаре. Модели также могут испытывать проблемы с устойчивостью, находясь на небольшом удалении от поверхности, однако однозначного мнения на этот счет нет. Некоторые моделисты утверждают, что ничего подобного не наблюдали, либо эффект был слабо выражен.
Большое значение имеет ветер. Если он сильный, то воздух высокого давления выдувается из-под вертолета, и влияние эффекта заметно уменьшается.
Подъем и снижение
При зависании вертолета над землей, подъемная сила, развиваемая лопастями ротора, равняется весу летательного аппарата. Для того, чтобы беспилотник поднялся выше, необходимо увеличить подъемную силу, то есть она должна стать больше веса. Для снижения подъемную силу нужно уменьшить.
Скорость подъема зависит от разницы между подъемной силой, развиваемой несущим винтом на максимальной мощности, и силой тяжести. Чем значительнее разница, тем быстрее поднимается летательный аппарат.
Для взлета всегда рекомендуется выбирать горизонтальную поверхность. Все дело в том, что при подъеме с наклонной поверхности, диск вращения ротора также наклоняется, а подъемная сила разделяется на две составляющие: горизонтальную и вертикальную. Соответственно, горизонтальная составляющая силы будет перемещать модель в сторону наклона поверхности сразу после взлета.
Для того, чтобы избежать дрейфа, следует находить для взлета ровную поверхность. Если же такой возможности нет, тогда диск ротора нужно наклонить в обратную углу наклона сторону, чтобы все-таки обеспечить вертикальный взлет. При этом ручку управления автоматом перекоса следует перед отрывом переместить вправо, и сразу после отрыва от земли вернуть в нейтральное положение.
Висение
При зависании модели на радиоуправлении в воздухе, подъемная сила основного винта равна силе веса вертолета. Беспилотник не опускается и не поднимается, оставаясь в одной горизонтальной плоскости. Так как изменить в полете вес модели мы не в силах, нам остается управлять силой тяги (подъемной силой).
Управление подъемной силой возможно через:
- Изменение общего шага (угла установки лопастей)
- Изменение количества оборотов
Соответственно, есть две модели. В первой управление тягой реализовано через изменение угла установки лопастей. Это модель с общим шагом.
Вторая модель, с фиксированным шагом, предполагает, что угол остается неизменным, а изменить тягу винта можно через регулирование количества оборотов.
Перемещение по горизонту и разворот
Разложив общий вектор подъемной силы несущего винта на составляющие, мы увидим, что он определяется суммой векторов тяги задней и передней лопасти. Оба этих вектора могут изменяться в зависимости от того, где находятся лопасти относительно продольной оси. Это дает нам возможность управлять вертолетом в горизонтальной плоскости.
Подъемная сила, образуемая задней частью диска вращения, оказывается выше, чем сила передней части. В результате, нос опускается, тогда как хвостовая балка поднимается. Модель двигается вперед.
При движении вперед подъемная сила (вернее, ее вертикальная составляющая) по-прежнему равняется весу аппарата. Что касается горизонтальной составляющей, то ее увеличение или уменьшение определяет величину тягу в горизонтальном направлении.
Управление направлением полета в горизонтальной плоскости осуществляется с помощью ручки перекоса. Ее можно передвинуть вперед, и аппарат перекоса наклонится вперед (нос опустится). Для выравнивания автомата нужно вернуть ручку в нейтральное положение. Наклонив ручку назад, вы наклоняете аппарат назад (нос поднимается).
Для того, чтобы выполнить разворот, модель необходимо накренить. Предположим, что мы хотим развернуть летательный аппарат вправо. Вектор силы веса по-прежнему остается перпендикулярным земле, тогда как вектор подъемной силы перпендикулярен диску вращения и наклонен вправо по отношению к горизонтальной поверхности на некий угол. В результате, вертикальная составляющая вектора подъемной силы все также противодействует силе веса, а горизонтальная составляющая начинает толкать модель вправо, тем самым разворачивая ее.
Так как беспилотник выполняет поворот, будучи наклоненным в одну из сторон, значение вертикальной составляющей вектора силы уменьшается и становится меньше веса, зато появляется горизонтальная составляющая. При этом вес аппарата остается неизменным. Если все оставить, как есть, то при каждом повороте вертолет будет снижаться, что нас вряд ли устраивает, если мы хотим оставаться в одной горизонтальной плоскости.
Следовательно, нам необходимо увеличить подъемную силу с помощью ручки управления тангажем. Нужно переместить нос вверх, чтобы сделать больше угол атаки несущего винта.
Крен и боковое перемещение
Изменением подъемной силы разных сторон ротора мы управляем креном вертолета влево или вправо. Для совершения крена необходимо переместить ручку управления аппаратом перекоса влево или вправо. Аппарат начнет наклоняться, и вместе с ним будет совершать крен и модель.
Гироскопическая прецессия
Ротор вертолета по своему поведению похож на гироскоп, и это означает, что ему присуща гироскопическая прецессия.
Из-за этого явления лопасть с уменьшенным шагом и лопасть с возросшим шагом окажутся на минимальном и максимальном отклонении от горизонтальной плоскости, сделав поворот на 90 градусов.
Когда лопасть оказывается перпендикулярно продольной оси летательного аппарата над хвостовой балкой, она демонстрирует максимальный взмах и тягу. В этот момент устанавливается максимальный шаг, что позволяет выполнить наклон модели вперед.
Подъемная сила при косом обтекании
При горизонтальном полете подъемная сила становится больше благодаря увеличению скорости воздушного потока и увеличению количества воздуха, проходящего через пропеллеры.
При перемещении беспилотника в горизонтальной плоскости, возникает дополнительная подъемная сила при так называемом косом обтекании. И она зависит от горизонтальной скорости модели. Чем быстрее летит вертолет, тем существеннее сила. Ее легко распознать, так как происходит заметное улучшение летных характеристик.
Сила от перемещения возникает и при зависании на одном месте при условии, что дует ветер. Можно уменьшить мощность двигателя, тем самым сэкономив заряд батареи. Впрочем, если ветер порывистый, управление летательным аппаратом усложнится, так как придется постоянно компенсировать то возрастающую, то уменьшающуюся силу. По этой причине висение в воздухе лучше выполнять либо в полный штиль, либо при устойчивом ветре.
Авторотация
Под авторотацией понимается полет с остановленным двигателем. Вращение ротора вертолета происходит по инерции и благодаря действию воздуха, дополнительно раскручивающего лопасти при снижении модели.
При включенном двигателе воздушный поток оказывается нисходящим. Если же движок выключается в полете, снижение происходит с авторотацией, а воздушный поток становится восходящим.
Воздух переводит лопасти на отрицательный шаг, ротор продолжает вращение, и вертолет сможет совершить управляемое снижение и приземлиться.
Не все модели могут обладать способностью к авторотации. Для этого в системе ротора должна быть установлена обгонная муфта, позволяющая лопастям свободно вращаться после остановки мотора. Возможность авторотации не является обязательной для летательных аппаратов. Однако в случаях, когда главный двигатель внезапно отказывает, ротор без авторотации останавливается, и приземление происходит жестко, зачастую с повреждениями. Стремительная потеря высоты и быстрое снижение могут привести к печальным последствиям.
Рысканье
Под рысканием понимаются угловые движения модели относительно вертикальной оси. Упрощенно говоря, это повороты корпуса влево или вправо в горизонтальной плоскости.
Одной из причин того, почему для вертолетов на радиоуправлении рекомендуются специальные пульты, как раз и является возможность быстро компенсировать рысканье. Можно использовать и стандартную аппаратуру от квадрокоптеров или самолетов, однако вам придется вручную управлять скоростью вращения лопастей хвостового ротора, чтобы удерживать нос летательного аппарата прямо.
В обычных пультах такой возможности нет, поэтому каждый раз, когда вы будете поднимать или опускать вертолет, вам придется вручную увеличивать или уменьшать тягу хвостового ротора, чтобы компенсировать увеличение или уменьшение реактивного момента. Это не очень удобно, хотя и не смертельно. В пультах для вертолетов все гораздо удобнее. Есть ручка управления тангажом, ручка управления дросселем, кнопки для снижения и для подъема.
Как избежать аварий и частые проблемы
У начинающих пилотов первые запуски обычно завершаются или падением, или не самым мягким приземлением. Как правило, летательные аппараты успешно переживают жесткую посадку благодаря прочному корпусу и раме, однако у любой техники есть предел.
Очередная авария вполне может завершиться походом за запчастями или даже за новым вертолетом. Именно поэтому так важно научиться правильно им управлять.
Не взлетает
Вертолет может не взлетать по нескольким причинам. В первую очередь проверяется аккумулятор. Если он разряжен, у двигателя не хватит мощности, чтобы поднять летательный аппарат в воздух. Большие радиоуправляемые модели в этом отношении особенно чувствительны, так как их двигателям нужно много энергии для взлета.
Еще одной причиной того, почему модель не может взлететь, являются изношенные шестерни в системе привода. Внимательно осмотрите систему, и, если такие шестерни обнаружатся, замените их.
Крутится на месте
Бывает и так, что лопасти вращаются с необходимой скоростью, но вертолет не взлетает, крутится на одном месте, заносится в сторону. Скорее всего, с двигателем и регуляторами хода все нормально, а причина в неисправности главного вала. Обычно вал получает повреждения в результате падения или столкновения.
На этом пока все, не забывайте подписываться на наши статьи и делитесь полезными материалами в социальных сетях. До новых встреч.
Загрузка... drongeek.ru
