Надёжный свайно-винтовой фундамент своими руками

Доработка редуктора и гребного винта.

Подвесной мотор — благодатная почва для
творчества. Посмотрите на него внимательно, проникните мыслью в
недоступные взгляду места, наконец, приложите свои умелые руки — и
серийное изделие совратится в уникальное, с присущими только одному ему
необычно высокими свойствами!

Чтобы
повысить эксплуатационные качества «Вихря», я доработал редуктор и
гребной винт. Прежде всего обработал снаружи корпус редуктора. В
результате этого уменьшилось гидродинамическое сопротивление погруженной
части мотора и увеличился зазор между кромкой лопасти винта и корпусом
редуктора.

Затем проверил геометрию лопастей и их профилировку и
отполировал поверхности. Работы по механической части позволили снизить
потери в передаче и повысить надежность уплотнении.

Чтобы увеличилось расстояние кромок лопастей от стойки редуктора, а
также удлинение обтекателя (отношение его длины вместе со ступицей к
диаметру стало 0,34 вместо 0,32), между торцом обтекателя и ступицей
винта я установил два полукольца.

Для их изготовления выточил из легкого
сплава кольцо толщиной 12 мм с внутренним диаметром 42 мм и наружным 65
мм, которое разрезал по диаметру. Каждую половину кольца прикрепил к
торцу обтекателя редуктора четырьмя винтами М. 4 с потайной головкой.

Винты и полукольца установил с эпоксидной подмазкой, головки винтов раскернил. Внутренние поверхности полуколец довел опиливанием и
шабровкой по диаметру втулки 2. 212-001.

Затем на торцах полуколец
прочертил окружность диаметром 59 мм, до контура которой плавно опилил
припуски, оставшиеся на наружных поверхностях полуколец и обтекателя, до
получения плавных обводов.

Гребной вал
2. 202-007 доработал, как показано на чертеже, а в ступицу винта поставил
металлическую прокладку, обеспечивающую передачу упора винта в торец
гребного вала.

Для увеличения зазора между лопастью винта и антикавитационной плитой ее
нижнюю поверхность рекомендую отфрезеровать или опилить на глубину 4-5
мм (размер указан посередине плиты).

При доработке размеры газовыхлопного патрубка, по сравнению с
заводскими, уменьшаются. Канал водозаборника охлаждающей воды в патрубке
необходимо распилить почти до газовыхлопной полости, а взамен срезанной
лобовой части установить заделку с новыми отверстиями. На кормовую часть
дейдвуда выше антикавитационной плиты следует поставить обтекатель, а
выхлопной патрубок под ним распилить в сторону кормы, как показано на
чертеже. Внутренние поверхности выхлопной полости надо тщательно
отшлифовать, углы на поворотах опилить.

Далее всю поверхность редуктора до фланца крепления к дейдвуду следует
опилить, тщательно отшлифовать и отполировать. Необходимо учитывать, что
у моторов толщина стенок корпуса редуктора неодинаковая, она колеблется
в широких пределах. Поэтому редуктор лучше разобрать и толщину
контролировать при опиловке кронциркулем с симметричным обратным концом. Как правило, много металла можно удалить (без ущерба прочности) в
приливе под нижний подшипник вала-шестерни, стенках редуктора выше
антикавитационной плиты и на шпоре перед винтом. Если поверхность
опилить, то площадь поперечного сечения погруженной части мотора ощутимо
уменьшится.

Чтобы получить абсолютную плотность водяного канала и гладкую наружную
поверхность, планку, закрывающую полость охлаждающей воды у «Вихря-М»,
желательно заделать эпоксидной шпаклевкой. Входящие и выходящие кромки
стоек и шпоры следует заострить; переходы на приливе подшипника
вала-шестерни должны быть плавными. Для того чтобы сохранить ширину
привалочных плоскостей в месте сочленения корпуса редуктора, следует
ограничиться шлифовкой (опиливание делать не нужно).

Осмотр бывших в эксплуатации полированных винтов показал, что у лопастей
одного винта пятна кавитационной эрозии на засасывающей поверхности
лопастей неодинаковы; это косвенно указывает на неоднородность их
работы. Контрольные обмеры нескольких штатных винтов подтвердили
значительные отклонения в шаге и толщине сечений лопастей на одном
радиусе. Удалось обнаружить также перекос диска винта относительно оси
гребного вала, обусловленный, вероятно, неточной посадкой винта на
резиновый амортизатор. Разумеется, чтобы получить максимально возможный
КПД винта, необходимо тщательно довести его геометрические размеры.

Чтобы появилась возможность выполнить контрольные замеры гребного винта,
необходимо проточить торцы и края ступицы на токарном станке, надев винт
на оправку. При этом необходимо подпереть слегка отторцованный
конический конец ступицы центром.

Далее на куске жесткой прямой фанеры следует вычертить проверочный плаз
— концентрические окружности из одного центра диаметрами 59 мм, 0,4. 0,
0,6Д, 0,80 и 0,90 (О-диаметр винта). Для проверки необходимы
транспортир, циркуль, вертикальный угольник и чертежный измеритель с
винтовой фиксацией растворения ножек. В измерителе иголки следует
заменить проволочными крючками, концы которых при малом растворении
ножек сходятся вместе. У гребного винта необходимо проскоблить и
тщательно (без завала у кромок) прошлифовать нагнетающие поверхности
лопастей.

Ступицу винта (диаметр торца 58 мм) надо установить на проверочный плаз
в круг диаметром 59 мм точно по центру и на каждой проверочной
окружности (0,4; 0,6; 0,8 и 0,9 D) для всех лопастей снять разность
высот выходящей и входящей кромок hi, мм) и угол (Ai, ) между радиусами,
проведенными на проекции кромок. Для сечений лопастей кромочный шаг
можно определить по формуле Нi = hi/Ai 360. Чтобы узнать разность
высот, надо на вертикальном угольнике отметить карандашом высоты кромок
лопастей. Угольник следует ставить прямым углом на проверочную
окружность, а в точке касания его носка и окружности сделать засечку для
замера угла Ai. Результаты замеров и расчета шагов нужно занести в
таблицу. Для определения ширины лопастей в нее необходимо записать длины
хорд между проекциями кромок лопастей на плазе, а для сопоставления
углов разворота лопастей в плане-длины хорд между проекциями кромок
соседних лопастей.

Анализ данных таблицы позволяет определить отклонения в форме и шаге
лопастей в каждом сечении и доработать винт. Естественно, ширину
лопастей следует подгонять к минимальной. При этом необходимо помнить,
что иногда исправленный угол разворота лопасти может еще больше
уменьшиться. В этих операциях допуск на расхождение размеров может
составлять 1 мм. Нередко требуется выравнивать и длину лопастей; при
этом диаметр винта уменьшается на 3-5 мм.

Чтобы привести лопасти к одинаковому шагу, приходится либо опиливать
нагнетающие поверхности лопастей, либо очень осторожно их подгибать. Сечения лопастей от ступицы до диаметра 0,6 D следует опиливать от
середины до выходящей кромки. Если высоту кромки при ступице уменьшить
на 8-9 мм, ширина лопасти станет меньше примерно на 10 мм. Чтобы
компенсировать вредное воздействие антикавитационной плиты, необходимо
уменьшить шаг сечений лопасти, немного отогнув у концов лопастей
выходящие кромки. В итоге шаг сечений лопасти на диаметрах 0,6-0,8 D
будет постоянным, к концевой кромке уменьшится всего на 5—6%, а на
ступице-на 16-18%.

Выравнивание толщин лопастей — это последняя операция, требующая замеров
и опиливания. Прежде всего на нагнетающих поверхностях лопастей
необходимо вычертить при помощи циркуля эквидистантные кривые. При этом
ножка циркуля с иголкой должна устанавливаться в лунку на торце ступицы,
оставшуюся от центра токарного станка. Затем на равных расстояниях от
кромок лопастей на кривых надо сделать засечки, отстоящие друг от друга
на 15-17 мм. Используя измеритель с загнутыми иголками, нужно измерить
толщину лопастей в одинаковых засечках на каждой лопасти. Раствор ножек
измерителя следует настроить по наименьшей толщине из всех замеров, а
иголки надвигать на лопасть. Около засечек в утолщенных местах
необходимо фиксировать расстояние, на которое иголки измерителя не дошли
до засечки. Таким образом можно обнаружить утолщенные места лопастей,
которые необходимо опилить и отшлифовать с засасывающей стороны лопасти.

Далее ступице винта опиливанием между выполненными ранее проточками на
торце следует придать форму плавного тела вращения. Галтели в местах
примыкания лопастей надо выполнять с переменными радиусами,
уменьшающимися к кромкам лопастей. На ступице необходимо с одной стороны
отверстия выдолбить под шплинт канавку глубиной 2,5 мм для укладки
отогнутых концов шплинта, а с другой — зенковать отверстие сверлом
диаметром 7- 7,5 мм на глубину примерно 3 мм для утапливания головки
шплинта. Кстати, шплинт следует изготовить из 5-миллиметрового гвоздя,
распилив его вдоль в месте отгибки концов.

На валах и тяге реверса я установил двойной комплект уплотнений. Втулку
тяги реверса 2. 205-002 выпрессовал, дно ее гнезда полого раззенковал на
2 мм, под старую втулку установил вместо одного два уплотнительных
резиновых кольца 2. 205-003, разделенных тонкой латунной шайбой. Уплотнение вала-шестерни усилил дополнительным сальником, установленным
в металлическое кольцо, которое запрессовано на эпоксидной шпаклевке в
лунку выше штатного сальника под помпой. Если кольцо держится плохо, на
нем следует сделать две проушины, через которые винтами М4 с потайной
головкой можно укрепить его посадку в гнезде. Размеры кольца уточняются
по месту. Подшипник скольжения 2. 212-002 гребного вала я заменил шарикоподшипником
203. Втулку 2. 212-001 заменил новой, выточенной из стали, так как
толщина ее стенки в районе подшипника составляет 1 мм; предусмотрел
расточку для двух сальников (благо после удлинения обтекателя редуктора
места для этого достаточно).

Перед установкой мотора на лодку гнезда под винты сочленения корпуса
редуктора и углубления шплинта на винте полезно замазать пластилином до
получения гладкой поверхности. Мотор с модернизированным редуктором эксплуатирую уже четыре сезона,
прошел на нем 12 тыс. км, при этом никаких отказов в работе не было. На
большинстве винтов следы кавитационной эрозии исчезли, на остальных —
значительно сократились. Винты как бы полегчали, теперь при том же
водоизмещении приходится ставить винт с шагом на 5% большим, чем это
требовалось до доводки редуктора. Замеры скорости, выполненные по километровым столбам на. Новоладожском
канале, показали, что при частоте вращения двигателя 5000 об/мин
скорость «Казанки» увеличивается на 3 км/ч по сравнению с лодкой,
оборудованной мотором, на котором подводная часть и гребной винт были
отшлифованы и отполированы без изменения их заводских размеров. На скоростях движения около 40 км/ч увеличение скорости на 3 км/ч
эквивалентно приросту эффективной тяги на 14-15%. Влияние полировки
редуктора и винта может быть оценено еще 8% прироста тяги.

О редукторах и гребных
винтах можно еще почитать здесь и
здесь.

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)