Гребной винт — Global wiki

Вибрации с частотой вращения винта

Кратных частоте вращения, особенно при частотах, близких к Q и NQ. Не должно быть также резонансов и при частотах вращения других агрегатов (двигателя, трансмиссии, рулевого винта). Аналитическое исследование вибраций вертолета — трудная задача ввиду сложности его конструкции, однако применение современных методов конечных элементов позволяет решать ее с удовлетворительной точностью. Для определения собственных частот реальной конструкции все же необходимы экспериментальные данные. Регулировка собственных частот фюзеляжа с целью избежания резонансов в общем затруднительна из-за большого количества частот возбуждения, подлежащих учету. Резонансы на самом несущем винте могут увеличивать нагрузки у комля и, следовательно, передаваемые вибрации. Это означает, что и лопасти следует проектировать, избегая резонансов при частотах NQ и (A 1)Q. Для винтов типа качалки или карданных следует избегать совпадения частоты колебаний общего шага лопастей с частотой NQ и частот циклических тонов с частотами (Л 1)й. Принимая во внимание, что втулка не является идеальным фильтром нагрузок у комля, вообще говоря, необходимо стремиться к несовпадению собственных частот вращающейся лопасти со всеми частотами, кратными частоте вращения -винта. Процесс производства лопастей нужно выбирать с учетом требования минимизации конструктивных и аэродинамических различий между лопастями для снижения вибраций вертолета с частотой вращения винта.

Судно всегда испытывает вибрацию с частотой, соответствующей частоте вращения гребного вала. Ее основные причины — гидродинамическая несбалансированность гребного винта и дефекты изготовления валопровода.

Первоначально И. Сикорский был вынужден устранять проскальзывание приводного ремня и разбалансировку лопастей винтов. Затем он столкнулся со столь характерной для вертолетов проблемой отстройки резонансных частот и уменьшения вибраций. Из-за недостаточной жесткости вала верхнего винта при частоте вращения 120 об/мин наступал резонанс. Увеличив жесткость вала путем размещения внутри него деревянного стержня, Сикорский увеличил частоту собственных колебаний вала до 175 кол/мин, т. выше рабочей частоты вращения. Опыт решения проблем динамической прочности впоследствии очень пригодился Сикорскому при доводке других летательных аппаратов. Во избежание опасности опрокидывание аппарата из-за его недостаточной весовой и путевой балансировки, а также боковых порывов ветра вертолет был жестко закреплен на весах. Испытания показали, что подъемная сила винтов была на 45 кг меньше веса пустого вертолета, равного 205 кг. Кроме того, Сикорский сделал вывод о нецелесообразности использования для управления поверхностей под винтами из-за недостаточной мощности индуктивного потока. После серии испытаний различных винтов в октябре 1909 г. вертолет был разобран. Постройка вертолета И. Сикорского для отечественного вертолетостроения имела огромное значение это был первый аппарат такого типа, построенный и доведенный до натурных испытаний.

Таким образом, получено подтверждение положения о том, что резонанс низкочастотного тона качания лопасти с тоном опоры вызывает неустойчивость, если собственная частота качания лопасти меньше Q, а демпфирование движений лопасти и опоры ниже критического уровня. Другие резонансы лопасти и опоры не нарушают устойчивости даже при нулевом демпфировании. Демпфирование, требуемое для устранения земного резонанса, пропорционально параметру инерционной связи т. отношению массы винта к массе опоры. Потребное демпфирование также пропорционально величине (1—vj)/v. Это означает, что в случае низкой собственной частоты качания лопасти, типичной для шарнирных винтов, необходима большое демпфирование. Устранение земного резонанса обеспечивается с помощью механических демпферов в ВШ. Для типичных бесшарнирных винтов с малой жесткостью в плоскости вращения множитель (1— v / vs на порядок меньше, чем для шарнирных винтов, так что конструктивное демпфирование лопасти обычно является достаточным. Для устойчивости по земному резонансу желательно иметь как можно более высокую собственную частоту качания лопасти, но если v слишком близка к единице, это может вызвать чрезмерные нагрузки лопасти и вибрации. Таким образом, даже на бесшарнирном винте для обеспечения устойчивости может потребоваться механический демпфер.

Способность совершать вертикальный полет достигается определенной ценой, которая должна быть оправдана выигрышем от применения АВВП для выполнения поставленной задачи. Цель конструктора состоит в том, чтобы спроектировать летательный аппарат, который будет выполнять требуемые операции при минимальных затратах на его поддержание в воздухе. Для поддержания АВВП в воздухе требуется большая мощность, чем у самолета. Этот фактор влияет на стоимость аппарата и на стоимость полета. Для передачи мощности от двигателя на несущий винт с малой частотой вращения и большим крутящим моментом требуется большой редуктор. Тот факт, что несущий винт — сложная механическая система, увеличивает стоимость аппарата и эксплуатационные расходы. Кроме того, несущий винт является источником вибраций, что повышает стоимость

Для изготовления высокоточных ходовых винтов станков и других механизмов, а также при изготовлении резьбовых инструмеггтов применяют высокоточные токарные резьбонарезные станки. Они характеризуются высокой жесткостью, краткостью кинематических цепей, наличием специальных корректирующих устройств. Пример такого станка (мод. 1622) приведен на рис. Коробка скоростей 1 установлена на отдельном фундаменте. Шпиндель 2 получает вращение от коробки скоростей через двухступенчатую ре. менную передачу, что исключает передачу вибраций от коробки скоростей на шпиндель. Коробка подач отсутствует. Частота вращения ходового винта настраивается сменными колесами а, Ь. Ходовой винт большого диаметра (85 мм) на роликовых опорах и смонтирован между направляющими каретки суппорта, что исключает перекос каретки. Суппорт 3 имеет длинную каретку и не имеет поворотной части. Для компенсации погрешностей изготовления ходового винта и гайки, а также для выбора

Явление кавитации наблюдается в трубопроводах, находящихся под пониженным давлением, оно наблюдается при работе быстроходных центробежных насосов, рабочих колес гидротурбин, лопастей винтов, у крыльев судов на подводных крыльях, и т. Кавитация оказывает вредное действие на работу машин и трубопроводов увеличиваются потери энергии на трение, понижается КПД, развиваются опасные вибрации и происходит так называемая кавитационная коррозия металлов, т. разрушение металла вследствие развивающихся многочисленных гидравлических ударов. Вначале с поверхности металла, подвергаемого кавитационной коррозии, выкрашиваются отдельные кусочки, а затем процесс быстро распространяется в глубь металла, охватывая своим разрушающим действием все большие участки. В результате металл становится рыхлым, губчатым и в конце концов совсем разрушается. Часто к кавитационной коррозии добавляется хн. М че-ская коррозия, и процесс разрушения металла еще больше ускоряется. Во избежание кавитационных явлений или с целью у мень-шения их отрицательного действия приходится ограничивать частоту вращения рабочих колес гидравлических машин, вингов судов, уменьшать скорость движения судов на подводных крыльях, изготовлять колеса, винты, крылья из антикоррозионных особопрочных материалов и придавать им специальные, порой весьма сложные, формы.

Иногда применяются методы пассивной изоляции вибраций, включая такие, как нежесткое крепление несущего винта и редуктора к фюзеляжу. Однако для шарнирных и нежестких в плоскости вращения бесшарнирных винтов необходимость устранить земной резонанс диктует жесткое крепление. Можно использовать и динамическую изоляцию вибраций во вращающейся или в невращающейся системе координат путем размещения между лопастями и фюзеляжем системы из массы и пружины. Подобный изолятор настраивается таким образом, что вибрации на какой-либо одной частоте, обычно NQ. , значительно ослабляются. При этом энергия нагрузок у комля лопасти на соответствующей частоте передается на изолятор и не преобразуется в движение фюзеляжа. Возможно использовать саму лопасть в качестве виброизолятора такого типа, хотя проще спроектировать для этого специальное устройство. Например, для лопасти с низкой жесткостью на кручение можно связать первый тон изгиба в плоскости взмаха с крутильными колебаниями для снижения вибрационных нагрузок у комля. Часто для снижения вибраций используют крепление несущего винта к фюзеляжу в узлах (точках, где отсутствуют перемещения) основных тонов последнего.

Период вращения винта вертолета 0,2 с. Какова частота вращения винта вертолета?

помогите пожалуйста 10 баллов физика

Решите пожалуйста, дам баллы) ​

Тіло виконує обертовий рух по колу радіусом 40 см з доцентровим прискоренням 4×10³ м/с²

помогите решить пожалуйста 35б <333

внимательно рассмотрите таблицу 9 по её данным составьте задачи и решите их​

(PDF) Determination of signatures of acousto-electromagnetic portraits of equipment objects based on their optical portraits

II Всероссийская научная конференция «Современные проблемы дистанционного

зондирования, радиолокации, распространения и дифракции волн» — «Муром 2018»

Определение сигнатур акусто-электромагнитных портретов объектов техники

на основе их оптических портретов

Луценко1, И. Луценко1, А. Соболяк 2, Ло Иян3, Цзьян Гуо (Qiang Guo)4,

ГП Харьковское конструкторское бюро по машиностроению им. Морозова, Украина,

Harbin Engineering University, Ministry of Industry and information from the People’s Republic

of China, China, Heilongjiang Province, Harbin, Nangang District, Nantong Street, 145, е-mail:

5School of Electronics and Information Engineering of Qingdao University, P. of China, Rd.

Рассмотрены информативные признаки, которые могут служить основой при распознавании

воздушных и наземных объектов техники. Разработана методика получения сигнатур акусто-

электромагнитных портретов объектов техники на основе их оптических изображений.

Сопоставлены сигнатуры, полученные расчетным путем и при проведении экспериментальных

исследований в натурных и лабораторных условиях.

Information signs that can serve as a basis for recognition of air and ground objects of technology are

considered. A technique for obtaining signatures of acousto-electromagnetic portraits of equipment

objects based on their optical images is developed. The signatures obtained by calculation and in

conducting experimental studies in full-scale and laboratory conditions are compared.

Разработка систем распознавания связана с решением ряда задач. Первая состоит в

максимально подробном изучении распознаваемых объектов. Целью является

уяснение, какие их особенности являются общими или отличают их друг от друга.

Основное в этой задаче — выбор надлежащего принципа классификации. Выбор

принципа классификации, как правило, определяется требованиями, предъявляемыми к

системе распознавания, которые, в свою очередь, зависят от того, какие решения могут

в принципе приниматься на основе результатов распознавания неизвестных объектов и

Следующая задача — составление словаря признаков, используемого как для

априорного описания классов, так и для апостериорного описания каждого

неизвестного объекта или явления подлежащего распознаванию.

При практической реализации второй задачи сталкиваются, как правило, с

трудностями, обусловленными ограниченными знаниями характеристик объектов.

Наиболее доступными являются оптические изображения объектов новой техники, а

также акустические шумы. В настоящей работе рассмотрены информативные

признаки, которые могут служить основой при распознавании воздушных и наземных

объектов техники, получение которых может основываться на их видео и аудио

Распознавание воздушных объектов типа самолет, вертолет, БПЛА

Видеосъемка объектов техники позволяет оценить их габаритные размеры, а также

скорость движения. Габаритные размеры могут использоваться для получения оценок

На помощь приходит «Зебра». Вертолёт, 2008 №2

В отличие от самолета, вертолет имеет еще один «лишний» канал управления — систему шаг-газ (управление частотой вращения несущего винта). Автоматика современных вертолетов и система шаг-газ обеспечивают поддержание частоты вращения НВ в допустимых пределах только при нормальной работе двигателей и на неманевренных режимах полета. При отказе, приводящем к потере мощности двигателя, летчик должен уменьшить общий шаг для предотвращения падения частоты вращения винта ниже допустимого значения. Справиться с этой задачей он может только при наличии так называемого времени невмешательства, необходимого на распознавание отказа и вмешательство в управление.

После проведения государственных испытаний Ка-27 (последнего соосного вертолета, разработанного под руководством Н. Камова) заказчик вертолета потребовал увеличения времени невмешательства на взлетном режиме работы при отказе одного двигателя. Понятно почему: Ка-27 значительное время работает на взлетном режиме, на котором увеличение времени невмешательства в управление при отказе одного двигателя является весьма актуальным.

В соответствии с выдвинутыми требованиями были проведены расчеты, стендовые и летные испытания, позволяющие увеличить время невмешательства за счет уменьшения величины минимально допустимой частоты вращения несущего винта; улучшения системы сигнализации с целью более быстрого распознавания отказа двигателя; создания автоматической системы, обеспечивающей требуемое уменьшение общего шага при отказе двигателя.

Расчеты проводились ЛИИ им. Громова совместно с фирмой Н. Камова и базировались на исследовании некоторых вопросов динамики полета вертолета при отказах двигателей, проведенном ранее автором этой статьи. Результаты этого исследования позволяют определить по относительной располагаемой мощности после отказа двигателя относительную величину минимальных оборотов винта при условии невмешательства в управление общим шагом. Для вертолета Ка-27 при отказе одного двигателя на взлетном режиме минимальные обороты винта составляют 71,5 % (минимально допустимое значение — 76,5 %).

При отказе одного двигателя на номинальном режиме работы другой двигатель сравнительно быстро увеличивает мощность до взлетного значения 78 % по тахометру. Так как значения минимальных оборотов винта получаются больше допустимых, никакой проблемы со временем невмешательства в управление не возникает.

Понижая минимально допустимую частоту вращения винта, можно существенно увеличить время невмешательства в управление (рис. Так, для обеспечения времени невмешательства t=1 с минимальные обороты винта должны составлять 0,87 %, t=2 с — 0,83 %, t=3 с — 0,812 %. Расчеты показали, что снижение минимально допустимой частоты вращения винтов в рассматриваемом диапазоне не создает никаких проблем по сближению лопастей, управлению и срыву потока с лопастей.

На базовом вертолете Ка-27 об отказе систем сигнализировали прямоугольник красного цвета и прерывистый звуковой сигнал, который подавался в шлемофон летчика. Специалисты фирмы «Камов» разработали дополнительную систему световой и звуковой сигнализации падения частоты вращения несущего винта, а также создали систему аварийной стабилизации частоты вращения несущего винта при отказе двигателя. Эта система имеет два вида сигнала: световой — в виде красного мигающего прямоугольного табло с наклонными черными линиями (табло «Зебра») и звуковой, который возникает в наушниках одновременно с включением табло «Зебра».

Система аварийной стабилизации частоты вращения несущего винта включает в себя устройство, обеспечивающее подачу управляющего сигнала на вход высотного канала автопилота. При уменьшении частоты вращения несущего винта общий шаг уменьшается примерно на 2°, что способствует уменьшению провала частоты вращения несущего винта и увеличению располагаемого времени задержки вмешательства летчика.

Стендовые испытания системы аварийной сигнализации падения оборотов проводились на трехстепенном стенде-тренажере фирмы «Камов». В процессе выполнения «полетов» оператор тренажера задавал летчику отказы различных систем вертолета. Летчик должен был погасить мигание кнопки-табло ЦСО; при получении соответствующей звуковой и световой сигнализации по отказу одного двигателя летчик должен был сбросить общий шаг с целью недопущения падения оборотов ниже 76,5-80 % по тахометру и после этого погасить ЦСО тумблером на рычаге общего шага. Всего было выполнено 639 реализаций отказов, в том числе 249 отказов одного двигателя на взлетном режиме.

По результатам статистической обработки материалов испытаний математическое ожидание времени невмешательства составило 0,74 с при среднеквадратичном отклонении 0,3 с, математическое ожидание времени реакции пилота — 0,27 с при среднеквадратичном отклонении 0,26 с.

На рис. 2 показано уменьшение величины частоты вращения винта с момента отказа двигателя до момента начала сброса шага. Видно, что при испытаниях можно получать очень малые значения этой величины, однако вероятность получения таких значений в эксплуатации очень мала. Это необходимо учитывать при проведении испытаний (обеспечивать внезапность отказов, делать достаточное количество реализаций с привлечением разных пилотов). Падение частоты вращения на 13 % с данной системой сигнализации обеспечивает обнаружение отказа двигателя в эксплуатации с вероятностью, близкой к единице.

В процессе испытаний на пилотажном стенде по рекомендациям летчиков-испытателей размер и яркость табло «Зебра» были подкорректированы с целью визуального обнаружения отказа в сложных условиях полета (при освещении кабины экипажа встречными лучами солнца), подобраны громкость и тембр звукового сигнала. Для отказа двигателя выбрана частота звука 400 Гц с частотой прерывания 4,5 Гц, которые отличаются от прочих аварийных и предупредительных сигналов. Выбрана частота вращения несущих винтов 85 % по тахометру, при которой включается прерывистый красный световой сигнал на табло «Зебра» и подается звуковой сигнал в наушники.

Оценка влияния автоматического сброса общего шага несущих винтов на величину 2° через автопилот на стенде показала, что разработанная система работоспособна и позволяет уменьшить величину падения частоты вращения винта на 2–3% в течение первой секунды и увеличить располагаемое время задержки вмешательства в управление.

Летные исследования, проводившиеся на аэродроме ЛИИ в январе и феврале 1979 года, подтвердили результаты расчетов по возможности уменьшения минимально допустимой частоты вращения несущего винта. В них дополнительно к расчетам было показано, что уровень нагрузок и напряжений в лопастях и втулках несущих винтов, в системе управления и подредукторной раме не превышает допустимых величин. Вибрация в кабинах вертолета при уменьшении частоты вращения несколько возрастает, но находится в допустимых пределах.

Полученные в летных исследованиях изменения частоты вращения несущего винта по времени (при имитации отказа двигателя на взлетном режиме) с разными вариантами сигнализации, а также работа автоматической системы стабилизации частоты вращения винта показаны на рис. Применение табло «Зебра» (и звукового сигнала, подаваемого в наушники) облегчает распознавание отказа двигателя, способствует своевременному вмешательству летчика в управление, что позволяет повысить безопасность полета. Во время эксперимента табло сработало через 0,31 с после имитации отказа двигателя на взлетном режиме, что позволило летчику уже через 0,6 с вмешаться в управление. Частота вращения винтов за это время уменьшилась только до 81,5 единиц по тахометру.

Применение автоматики обеспечивает уменьшение общего шага винта через высотный канал автопилота. Уменьшение общего шага примерно на 2° (при частоте вращения несущего винта 86 %) оказывается при отказе двигателя на взлетном режиме недостаточным, чтобы не допустить падения частоты вращения винта ниже 76,5 %. Поскольку на этом вертолете не предусмотрено уменьшение общего шага автопилотом более 2°, то требуется вмешательство летчика. В случае применения автоматики время невмешательства летчика в управление возрастает с 2,1 до 2,5 секунд.

Всего по рассматриваемой теме было выпущено 5 совместных отчетов фирмы «Камов» и ЛИИ. Ударная работа специалистов позволила быстро снять возникшую проблему. Летчики-испытатели заказчика одобрили разработанную систему световой и звуковой сигнализации об отказе двигателя, и вертолет был принят на вооружение.

В настоящее время два табло «Зебра» применяются на вертолетах Ка-32А1 и Ка-226: одно для сигнализации минимально допустимой, а второе для сигнализации максимально допустимой частот вращения несущих винтов. Такие табло помогают летчику управлять частотой вращения несущих винтов не только при отказах двигателей, но и при выполнении маневров. Они могут использоваться также и на одновинтовых вертолетах, имеющих естественную сигнализацию об уменьшении мощности при отказе двигателя в виде резкого рывка по курсу.

Иван ГРИГОРЬЕВ, канд. техн. наук

Патент №2444464 — Способ управления силовой установкой вертолета

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронных системах автоматического управления турбовинтовыми силовыми установками вертолетов. Способ управления силовой установкой вертолета, состоящей из двух двигателей, работающих на один несущий винт, заключается в определении для каждого двигателя величины рассогласования частоты вращения свободной турбины относительно заданной, ее коррекции по величине рассогласования между измеренными крутящими моментами данного и соседнего двигателей. В случае меньшего значения крутящего момента у данного двигателя, осуществляют преобразование скорректированной величины рассогласования в величину необходимого изменения частоты вращения турбокомпрессора, суммирование ее с заданной величиной частоты вращения турбокомпрессора в зависимости от шага несущего винта. Далее осуществляют определение величины рассогласования между заданной и фактической частотой вращения турбокомпрессора и преобразование ее в управляющее воздействие. Далее корректируют заданное значение частоты вращения турбокомпрессоров по величине рассогласования между текущей и заданной частотой вращения несущего винта. Достигается повышение быстродействия регулирования частоты вращения несущего винта. 1 ил.

Классификация патента

КодНаименованиеМПК B64C 27/04Винтокрылые летательные аппараты; несущие винты для них — вертолетыМПК B64D 31/00Устройства для управления силовыми установками и их размещениеМПК F02C 9/00Управление газотурбинными установками; управление топливоподачей в воздушно-реактивных двигательных установках

Похожие патенты

Несколько лет назад, когда мы работали на стенде RWI в Ошкоше, к нам зашли очень приятный пожилой джентльмен и его друг и захотели обсудить создание собственного вертолета. Их конкретные вопросы были связаны в основном с конструкцией несущего винта и полетом. Посидев с ними около часа, я был заинтригован их энтузиазмом, но был обеспокоен их мнением о Rotorblade Pitch Management.

Излишне говорить, что после объяснения базовой аэродинамики вертолета и теории роторных систем они оставили ломать голову, размышляя о том, сколько работы по перепроектированию им предстоит. Однако я считаю, что они также ушли с гораздо большим пониманием и уважением к функциям частоты вращения и шага.

об / мин или оборотов в минуту — это величина, необходимая вертолету для создания достаточной подъемной силы, чтобы поддерживать себя. Большинство вертолетов работают со скоростью около 450-500 об / мин (выше для небольших самодельных вертолетов) для несущего винта и приблизительно 5-6: 1 для хвостового винта или приблизительно 2250-3000 об / мин. Обороты несущего винта обычно отображаются в процентах на указателе оборотов с разделением или перекрытием.

Rotorblade Pitch Management: разделенный перекрывающийся датчик частоты вращения, полезный для корреляции двигателя вертолета и ротора

С вертолетным двигателем (обозначенным буквой «E») и ротором (обозначенным буквой «R»), совмещенными друг с другом или рядом. Я никогда не видел измерителя оборотов хвостового винта в вертолете, но я предполагаю, что кто-то установил его только для того, чтобы иметь еще один измеритель, на который можно посмотреть и уменьшить их полезную нагрузку, извините, шучу.

Каждый вариант вертолета имеет свой оптимальный диапазон оборотов или оборотов. Мы называем это «нормальными рабочими» оборотами в минуту. Этот диапазон обычно отображается на манометре зеленым цветом и при скорости вращения 100% или выше. Он также может иметь диапазон, скажем, от 101 до 104%.

Существуют также диапазоны оборотов по обе стороны от нормы, которые мы называем «осторожными», которые обычно отображаются желтым цветом на указателе оборотов. Этот диапазон обычно составляет от 90 до 97 — 101% на нижней стороне и от 104 до 110% на высокой. Каждый самолет разный, поэтому не высекайте эти числа на камне.

Также может быть отдельная желтая полоса, скажем от 60 до 70%, которой пилот должен избегать во время разминки, раскрутки или спуска. Это не имеет ничего общего с полетом вертолета или «наземным резонансом». Он представляет собой область, которая при уходе может вызвать повреждение летательного аппарата из-за нежелательного резонанса или вибрации.

Наконец, есть диапазоны оборотов «Не ходи туда, иначе умрешь», выходящие за пределы предупредительных полетов. Обычно они красные и 110% на высокой стороне и 90% на нижней стороне вашего датчика оборотов. Эти две красные линии имеют разные значения. Верхний красный цвет означает «Превышение скорости», а нижний красный — «Срыв отвала».

Повышенная скорость — это когда частота вращения настолько велика, что лопасти хотят покинуть ступицу ротора из-за сверхвысоких центробежных сил. Если у них будет достаточно времени, обычно всего несколько секунд, они это сделают !!!

«Недостаточная скорость» или «Срыв лопастей» — это когда наклон слишком велик для подъема. Обычно это инициируется превышением MAP (давления в коллекторе) или крутящего момента из-за слишком большого набора пилотом. В конечном итоге это приводит к снижению оборотов, настолько, что лопасти превышают свою способность создавать подъемную силу и срыв, независимо от того, насколько больше мощности вы прикладываете.

Rotorblade Pitch Management: управление мощностью двигателя с помощью манометра (MAP) на поршневых двигателях

В отличие от самолета, где при достаточной высоте вы можете восстановить подъемную силу и продолжить полет, вы можете заглохнуть несущие винты только ОДИН РАЗ с вертолетом.

Когда они сваливаются, они в конечном итоге теряют способность оставаться в плоскости и чрезмерно взмахивают крыльями. В прямом полете отходящая лопасть обычно ныряет, так как она останавливается первой, а продвигающаяся лопасть поднимается.

Это известно как «ответный удар». Когда вертолет начинает падать, дополнительное восходящее движение воздуха воздействует на нижнюю часть горизонтального стабилизатора, вызывая опускание носовой части.

В идеале, ваша цель — всегда оставаться в зеленой зоне. Если вы летите на управляемом корабле, это делается автоматически. Если вы летите, скажем, по RotorWay, вам необходимо контролировать и регулировать обороты в первую очередь с помощью дроссельной заслонки, а затем с помощью коллективных, циклических и даже педалей.

Не очень сложно, но пилот должен знать об одной или нескольких важных вещах. Мне действительно повезло, что я учился на Робинзоне до того, как появился губернатор, и благодаря этому я чувствую себя лучшим пилотом. По моему мнению, использование всех элементов управления, особенно мотора дроссельной заслонки для изменения оборотов, было плюсом в моем раннем обучении.

И помните, если вы попадаете в желтую зону, то это не страшно. Механически ничего не пострадает. Если вы в верхнем желтом, вы просто тратите бензин. Однако, если вы находитесь в нижнем желтом цвете, имейте в виду, что если ваш двигатель откажется или вы наберете тонну шага, вам придется реагировать намного, намного быстрее с коллективом, чем если бы он был в зеленой дуге.

Особенно с роторными системами с низким моментом инерции. Кроме того, не останавливайтесь на звуковом сигнале низкой скорости вращения ротора или фонарике, если он у вас есть. Всегда регулярно сканируйте все свои манометры. Как вы узнаете, сломался ваш рог / свет?

В качестве примечания, существуют также разные диапазоны рабочих оборотов в зависимости от того, включено ли у вас питание или нет. И ваши обороты могут резко меняться в зависимости от нагрузки G и / или циклического движения. Наконец, на ваш хвостовой винт напрямую влияет частота вращения вашего несущего винта.

R22 с полной левой педалью

При правильном управлении питч может стать нашим лучшим другом. Однако, если не обращать на это внимания, он может укусить очень быстро и сильно. Обычно мы увеличиваем или уменьшаем шаг с коллективом для основных роторов и педалей для рулевого винта. Шаг несущего винта также можно изменять циклически.

От зависания без ветра до крейсерского полета шаг между лопастями противоположного винта может измениться от равного до весьма экстремального. А от низкого до высокого уровня мощности при зависании, вылете или заходе на посадку может резко измениться угол наклона. Понимание того, где вы находитесь на всех этапах полета, — это просто хорошая ситуационная осведомленность.

Многие подсказки постоянно даются нам через датчики оборотов, коллектора, крутящего момента или двигателя. Позиция вашего коллектива тоже, безусловно, хороший показатель. А для неуправляемых судов положение дроссельной заслонки добавляет много информации.

Один из моих первых полетов на большую высоту к лесозаготовкам в районе Каскадов штата Вашингтон был для меня первым открытием. Дроссельная заслонка моего бедного маленького R22 была широко открыта, и я набрал тонну коллектива. Излишне говорить, что я точно знал, где был шаг — очень высокий, когда он пытался захватить как можно больше молекул воздуха, чтобы поддерживать полет.

В подобных ситуациях важно проявлять большую хитрость. Требуются плавные и небольшие управляющие воздействия, нет терпимости для любого эго или мачо-полета, которые могут склонить чашу весов к возможному срыву лезвия.

Итак, давайте рассмотрим лишь несколько из множества сценариев, в которых ваша подача может оказаться под большими углами атаки и вызвать заклинивание лезвия.

Rotorblade Pitch Management

В идеале вы хотите продолжить спуск под равномерным пологим углом около 15 градусов или меньше к выбранной точке зависания. Скорость закрытия также должна быть одинаковой, скажем, от вашей базы до конечной воздушной скорости от 60 до 70 узлов, а затем обратно до нулевой воздушной скорости, как только вы прибудете над LZ (зоной приземления).

Это обеспечивает постоянный контроль и возможность перехода ниже ETL (эффективного поступательного подъема) намного раньше вашего LZ. В идеале вы хотите знать, имеет ли ваш вертолет возможность HOGE (эффект зависания — вне земли) до достижения вашей LZ. Таким образом вы можете прервать приближение.

Если вы заходите слишком быстро и / или круто, вы рискуете схватить тонну коллектива прямо в конце подхода. В результате увеличивается тангаж, который, возможно, превышает способность вертолета поддерживать HIGE (эффект зависания на земле).

Конечным результатом может быть просто оседание на землю всего с нескольких футов без каких-либо проблем вплоть до наихудшего случая падения на землю из-за посоха лезвия без какого-либо реального контроля и, возможно, опрокидывания.

Обороты двигателя и управление шагом лопастей

Как и в случае захода на посадку, вы хотите выйти под одинаковым углом, скажем, около 15 градусов или меньше. И этот угол обычно начинается сразу после входа в ETL. Ключевым моментом, как и в случае с подходом, является постепенное увеличение воздушной скорости от точки зависания до нормальной крейсерской скорости.

Благодаря этому вам никогда не придется увеличивать тангаж на малой высоте. Помните, ваша цель — максимально уменьшить угол наклона и позволить вертолету обеспечить все характеристики самим.

R22 с полной правой педалью

Если вы вылетаете агрессивно, ваш шаг будет очень высоким, ваш нос будет направлен вниз, и ваше время реакции для сохранения оборотов ротора (и вертолета) при отказе двигателя должно быть очень быстрым.

Возможно, вы этого не сделали, но этот маневр может вызвать какие-либо проблемы по тангажу, поскольку вы просто временно загружаете лопасти. Во время большинства QS с подветренной стороны этого не должно быть. Однако, если по какой-то причине вам может понадобиться сделать один шаг по ветру, конечный результат может быть захватывающим, если не сказать больше.

Во-первых, когда вы тянете циклически на корму и уменьшаете коллективное движение, реальной проблемы не возникает, за исключением того факта, что теперь вы, вероятно, путешествуете по своей собственной нисходящей струе.

Учитывая силу ветра и скорость вертолета, вы также можете быть ниже ETL, поскольку ветер и вертолет могут двигаться вместе примерно с одинаковой скоростью.

Затем, когда вы выравниваете корабль и увеличиваете коллектив, чтобы завершить маневр, вы можете осесть в своем собственном потоке, заставляя вас еще больше увеличивать тангаж и, возможно, увеличивать скорость спуска — оседание или, скорее, падение на землю.

Опять же, как и в случае с подходом, вы можете просто упасть на поверхность без каких-либо последствий или возможного удара по поверхности хвоста или носа, сначала вызывая реакцию «Лошадь-хобби» и в конечном итоге перевернувшись.

Нормальный режим и автоматический режим при зависании

Итак, давайте посмотрим на конец обычного авторотации вертолета и авто зависания как на одно и то же.

При обычном авторотации по окончании сигнальной ракеты выравниваем корабль. В парящем авторотации он уже ровный.

В обоих случаях частота вращения и шаг должны быть примерно такими же, как мы начинаем с уровня салазок. Обороты могут быть выше в конце нормального авторотации данной сборки.

Помните, во время вспышки нормального авторотации ваши обороты должны были быть увеличены, скажем, до 110% или красной линии из-за эффекта Кориолиса и вашего мычания коллектива.

Однако, когда вы двигались вперед на циклическом двигателе, скорость вращения, возможно, снизилась до средней зеленой зоны.

Теперь в конце каждого из этих маневров вы можете удерживать или даже немного опускать вертолеты в зависимости от инерции лопастей и скорости спуска.

Время, конечно же, является ключом к подъему тонны или коллектива в нужный момент, чтобы смягчить усадку.

Управление шагом и синхронизацией Rotorblade

▣ Если вы потянете слишком быстро, вы рискуете застопорить лезвие и привести к упомянутому выше исходу из-за зубчатой ​​передачи и изогнутых частей.

▣ Добавьте слишком большой импульс вперед или боковое движение, и мы рискуем опрокинуться.

▣ Слишком рано тянуть, вы также рискуете LTE, так как ваши обороты упали слишком сильно.

Надеюсь, эта информация помогла вам лучше понять важность оборотов и шага. Не только важно знать, какие обороты корабля всегда, но не менее важно знать, где находятся настройки шага.

Мы обсудили некоторые из основных механизмов систем оборотов и тангажа вертолета и рассмотрели несколько сценариев, которые могут нанести нам вред.

Надеюсь, эти знания помогут вам стать умнее и безопаснее пилота.

▣ R — RPM — Регулировка коллектива

▣ A — СКОРОСТЬ ВОЗДУХА — Циклический

▣ T — ОТДЕЛКА — Педали

▣ S — SPOT — Часы

Авторотация Robinson R22 с инструкцией

Обороты двигателя вертолета и управление шагом лопастей

Управление шагом лопастей: управление оборотами вертолетного двигателя и шагом лопастей. Понимание взаимосвязи между числом оборотов в минуту и ​​шагом лопастей.

Билл Орт (CRI RH)

Об / мин ротора — AOPA

Пилоты самолетов уже на ранних этапах обучения узнают, как жесткое движущееся вперед крыло создает перепад давления, который поднимает вес самолета. Не так-то просто объяснить, насколько гибкие лопасти несущего винта способны выдерживать вес вертолета. Вертолет может весить примерно столько же, сколько самолет. Но вместо прочных крыльев с относительно жесткими внутренними нервюрами и лонжеронами, способными выдержать такой вес, у вертолета есть тонкие гибкие лопасти несущего винта с небольшой внутренней структурой или совсем без нее.

Эта лопасть винта — крыло вертолета. Вращая свое крыло (винт) по кругу, вертолет может создавать подъемную силу над винтом без какого-либо соответствующего движения фюзеляжа вперед. Диск ротора круглый, поэтому ему все равно, в каком направлении он летит. Он может создавать подъемную силу при полете вбок, назад или вперед. Вращение придает ротору необходимую жесткость, чтобы выдержать вес вертолета.

Пуристы утверждают, что центробежная сила не является истинной силой, что это просто реакция на центростремительную силу, которая заставляет тело следовать по кривой. Для целей этой статьи мы будем рассматривать центробежную силу как самостоятельную силу, потому что это упрощает понимание концепции (по крайней мере, для меня). Центробежная сила действует в плоскости вращения. Он пытается отвести вращающийся объект, например лопасть ротора, под прямым углом от мачты ротора. Степень создаваемой центробежной силы пропорциональна массе лопасти ротора, радиусу, на котором она применяется, и скорости вращения.

Жесткость поворота

В роторной системе центробежная сила является доминирующей силой. Все другие силы имеют тенденцию изменять эффекты центробежной силы, создаваемой ротором. Например, учебный вертолет Robinson R22 с двумя лопастями может весить около 1400 фунтов и, следовательно, должен создавать непрерывную подъемную силу в 700 фунтов на лопасть несущего винта, чтобы оставаться в воздухе. Центробежная сила, создаваемая в основании каждой лопасти ротора при нормальных оборотах ротора, составляет около 17 000 фунтов или около 8,5 тонн. Вертолеты большего размера могут развивать до 40 тонн центробежной силы на лопасть несущего винта.

Одним из факторов, ограничивающих частоту вращения ротора, является величина центробежной силы, которую может выдержать головка ротора и насадки лопастей ротора. Если головка ротора рассчитана на работу с шестью тоннами центробежной силы на лопасть при нормальных оборотах ротора, увеличение скорости вращения ротора выше допустимого диапазона может привести к образованию семи-восьми тонн на лопасть. Это приведет к повреждению подшипников изменения шага. В экстремальной ситуации может последовать отслоение лопастей ротора.

Отрыв лопастей ротора от превышения скорости вращения ротора звучит (и есть) довольно драматично, но это очень редко. Обычно повреждение подшипников изменения шага из-за избыточных центробежных нагрузок вызывает состояние дисбаланса ротора, и отслеживание и балансировка ротора не может исправить связанную с этим обратную связь управления. Затем дальнейшее механическое исследование обычно выявляет повреждения до того, как произойдет серьезная катастрофа.

Гораздо большее беспокойство вызывают низкие обороты ротора.

На земле, когда роторы не вращаются, лопасти провисают из-за собственного веса и гибкости. Отклонение лопастей ротора особенно заметно, скажем, на Robinson R44. Когда лопасти несущего винта вращаются на полных оборотах, когда вертолет находится на земле, центробежная сила, направленная наружу, удерживает лопасти несущего винта неподвижно под прямым углом к ​​ступице.

Если вы поднимите рычаг общего шага так, чтобы вертолет поднялся в режим зависания, кончики лопастей несущего винта поднимутся на угол на несколько градусов выше горизонтали. Это происходит потому, что подъемная сила, действующая на лопасти вертикально, под прямым углом противостоит горизонтальной силе центробежной силы. Когда эти две силы приходят в равновесие, в результате получается лезвие, которое называется «конусообразным».

Угол конуса зависит от баланса между подъемной силой и центробежной силой, и он изменяется, когда одна из этих двух сил изменяется по отношению к другой. Если частота вращения ротора увеличивается, угол конусности уменьшается. Уменьшение частоты вращения ротора приводит к увеличению угла конуса. Тот же эффект дает увеличение веса вертолета (или, в свою очередь, его кажущейся массы).

Легко увидеть изменение угла конуса на вертолете с шарнирно-сочлененной роторной системой (три или более лопастей), такой как Schweizer 300. Вертолеты с полужесткой (двухлопастной, качающейся) роторной системой, такой как Bell JetRanger имеет «предварительно конический» ротор — некоторый угол конуса встроен в головку ротора. На земле вертолет с полужестким ротором, вращающимся на полных оборотах, имеет относительно большой угол конуса, но это не проблема. В воздухе любое увеличение сверх установленного угла конуса является результатом гибкости лопасти.

Вертолет Robinson R22 с его качающимся ротором необычен, потому что он имеет два конических шарнира, установленных вне ступицы несущего винта. В этом отношении он представляет собой составную часть шарнирно-сочлененной и полужесткой роторной системы.

Низкая частота вращения ротора

По мере того, как лезвие конусообразно поднимается вверх из-за уменьшения частоты вращения ротора, видимая площадь диска ротора, если смотреть сверху, уменьшается. Имея меньшую площадь, диск ротора производит меньшую подъемную силу, и вертолет снижается. Если пилот реагирует на потерю подъемной силы поднятием коллектива, дополнительное сопротивление лопастям несущего винта замедляет их еще больше.

Помимо того, что диск несущего винта становится меньше, хвостовой винт также теряет эффективность. Хвостовой винт соединен с несущим винтом в соотношении примерно 5: 1. Потеря одного оборота в минуту на несущем винте означает, что хвостовой винт теряет пять оборотов в минуту. Это снижение оборотов рулевого винта может вскоре привести к потере управления по курсу (если плохие вещи, происходящие с несущим винтом, такие как потеря подъемной силы, не помогут вам первыми).

По мере увеличения угла конуса на главном роторе лопасти в шарнирно-сочлененной системе достигают верхнего механического предела своего хода и начинают изгибаться. Сила изгиба может быть достаточной для необратимого повреждения и деформации лопастей ротора. Силы усталости на ступице ротора резко возрастают, когда частота вращения ротора падает ниже допустимого диапазона.

Из всех вертолетов легкие с поршневыми двигателями чаще всего переходят на низкие обороты несущего винта в нормальном полете. Большинство турбинных вертолетов имеют системы регулирования подачи топлива, которые обычно хорошо поддерживают обороты двигателя и ротора, что снижает вероятность проскальзывания оборотов ротора ниже нормального уровня. Если пилот легкого вертолета с поршневым двигателем позволяет развивать низкие обороты ротора, простое открытие дроссельной заслонки может не дать двигателя достаточной мощности, чтобы преодолеть быстро возрастающее сопротивление лопастей несущего винта. Если вертолет находится близко к земле, снижение коллектива может быть последним, о чем думает пилот, но одновременное снижение коллектива и использование полного газа — единственный верный способ восстановить потерянные обороты ротора.

Если вертолет парит относительно близко к поверхности, не подходящей для посадки, пилот может иногда восстановить потерянные обороты несущего винта, «доив» коллектив. Пилот поддерживает полный газ и многократно опускает коллектив небольшими движениями. Это уменьшает угол атаки лопастей несущего винта, предотвращая столкновение вертолета с поверхностью. Доить коллектив может быть страшным делом, но у вас нет альтернативы, и этого часто бывает достаточно, чтобы убедить обороты ротора вернуться к зеленой дуге.

Многие несчастные случаи произошли из-за того, что пилот не соблюдал правильные процедуры, связанные с низкими оборотами ротора, или не использовал их вовремя. Основная проблема заключается в том, что относительный вектор ветра на лопастях ротора начинает изменяться по мере замедления оборотов ротора, увеличивая угол атаки независимо от любого общего движения вверх. Любое снижение, вызванное потерей подъемной силы, еще больше увеличивает угол атаки. Сваливание обычно не связано с полетом вертолета, но это тот случай, когда винтовая система может полностью свалится.

Чтобы оправиться от сваливания в самолете, вы опускаете носовую часть — уменьшаете угол атаки крыла — чтобы восстановить плавный воздушный поток через аэродинамический профиль. В вертолете полного опускания коллектора и открытия дроссельной заслонки может быть достаточно для восстановления оборотов несущего винта, при условии, что вертолет может безопасно потерять несколько сотен футов. Также возможно, что никакие корректирующие действия невозможны, и ротор просто углубится в срыв.

Вертолеты с малоинерционными роторными системами крайне не терпят малых оборотов винта. На самом деле, все роторные системы не прощают низких оборотов, но малоинерционная система теряет обороты быстрее, что требует от пилота более быстрой реакции, чтобы предотвратить достижение критической ступени на низких оборотах ротора.

В этот момент многие пилоты вертолетов спрашивают: «Почему бы просто не добавить немного утяжелителей на концы лопастей, скажем, вертолету Robinson R22, чтобы превратить его в высокоинерционную систему?»

«Это не так просто», — говорит Фрэнк Робинсон, дизайнер R22. «Скорости концов лопастей ротора одинаковы для всех вертолетов, независимо от размера машины, потому что все они ограничены скоростью звука в воздухе. Накопленная энергия концевого груза зависит только от концевой скорости, следовательно, одно- фунтовый груз на вершине, добавленный к ротору диаметром 50 футов большого вертолета, будет накапливать ту же энергию, что и вес в один фунт, добавленный к ротору R22 диаметром 25 футов. Однако центробежная сила, создаваемая концевым грузом, обратно пропорциональна диаметру ротора, поэтому вес кончика в один фунт будет создавать в роторе R22 в два раза больше центробежной силы, чем в более крупном роторе вертолета, даже если это не так. запасать больше энергии. Повышенные центробежные нагрузки, воспринимаемые лопастями, подшипниками изменения шага и ступицей ротора, будут вдвое больше. Понятно, что создать небольшой вертолет с высокоинерционным несущим винтом очень сложно

Вертолеты с турбинным двигателем имеют звуковой сигнал, предупреждающий о низкой частоте вращения ротора, который звучит, если ротор превышает заранее установленный предел низкой частоты вращения ротора. Помимо отказа двигателя (что было бы довольно очевидным событием для пилота), это могло бы произойти только в случае отказа регулятора подачи топлива. Гудок необходим, потому что вой турбинного двигателя не сильно зависит от скорости двигателя и ротора. Это мешает пилоту различить какую-либо слышимую разницу, если частота вращения ротора упала.

На вертолете с поршневым двигателем пилоту относительно легко услышать, как меняется звук двигателя при изменении частоты вращения двигателя. По этой причине FAA не требует, чтобы поршневые вертолеты имели звуковой сигнал, предупреждающий о низкой частоте вращения несущего винта, хотя на некоторых поршневых вертолетах они есть. Большинство пилотов поршневых вертолетов очень быстро развивают хороший слух и могут судить об оборотах несущего винта, не обращаясь постоянно к манометру.

Как бы вы ни оценивали это и на каком бы вертолете вы ни летали, помните — ограничения по частоте вращения несущего винта существуют по очень веской причине. Злоупотребляйте ими на свой страх и риск.

Оцените статью
RusPilot.com