Схемы вертолетов

Классифицировать схемы вертолетов можно по разлиным признакам. Например по виду привода несущего винта по числу винтов их расположению и по методу компенсации реактивного момента несущего винта.

Реактивный момент возникает при вращении несущего винта он поворачивает корпусу вертолета в сторону противоположную направлению вращения винта.

При одинаковой мощности двигателей реактивный момент вертолета значительно больше чем у самолета так как несущии винт вертолета делает 200-350 оборотов в минуту а винт самолета 2000-2500 оборотов в минуту.

По способу компенсации реактивного момента несущего винта различают 6 основных схем вертолетов.

1. Одновинтовая схема с рулевым винтом. Предложена в 1910 году конструктором Юрьевым и используется по сей день.

Реактивный момент несущего винта компенсируется моментом подтяги развиваемым винтов меньшего диаметра который установлен в хвостовой части фюзеляжа.

Хвостовой винт приводится во вращение тем же двигателем который вращает и несущий винт через трансмиссию.

Трансмиссия включает в себя редукторы валы и муфты. Тяга рулевого винта а значит и момент создаваемый его могут изменятся что и используется для рулевого управления вертолетом.

Существуют вертолеты у которых компенсация реактивного момента вместо рулевого винта используется реактивная тяга газов двигателей или воздуха от компрессора. Однако такие схемы вертолетов не получили широкого распространения главным образом из-за потери управляемости аппарата во время снижения его авторатирующим несущим винтом при отказе двигателя, а также в следствии значительных потерь мощности двигателей в полете.

2. Вертолеты с осной схемой имеют два противоположно вращающихся на одной оси с одинаковой частотой винта расположенных друг над другом. По скольку геометрические размеры, форма лопастей, углы атаки и частота вращения обоих лопастей одинаковы, то реактивные моменты их взаимно уравновешиваются путевое управление осуществляется дифференциальным изменением углов установки на несущих винтах при этом возникает разность крутящих моментов, что приводит к повороту корпуса в нужную сторону. Часто для улучшения путевого управления вертолет с осной схемой снабжают рулями поворота действия которых подобны действию рулей на самолете.

3. Вертолеты продольной схемы выполняются с двумя несущими винтами установленных на концах фюзеляжа (тадем). В полете они вращаются с одинаковой частотой в противоположные стороны в следствии чего взаимно уравновешиваются их крутящие моменты. Для избижения при горизонтальном полете отрицательного воздействия переднего винта на задний плоскости вращения последнего располагаются выше плоскости вращения переднего винта. Обычное расстояние между осями несущих винтов меньше их диаметра в таком случае говорят что винты работают с перекрытием.

Для предотвращения столкновения лопастей обязательна синхронизация вращения винтов необходимая и для взаимного уравновешивания крутящих моментов.

4. Вертолеты двух винтовой поперечной схемы: имеют два несущих винта расположенные по бокам фюзеляжа. Винты вращаются в противоположные направления с одинаковой частотой в следствии чего уравновешиваются реактивные крутящие моменты.

У вертолетов поперечной схемы крепления несущих винтов рационально применять крыло которое в полете с поступательной скоростью разгружает несущие винты. Для уменьшения поперечных размеров вертолетов несущие винты иногда устанавливают на фюзеляже очень близко друг к другу. \В этом случае вращающиеся лопасти проходят под втулкой соседнего винта, но их оси вращения наклонены. Такие вертолеты получили наименование двухвинтовых вертолетов поперечной схемы с перекрещивающимися винтами. В этой схеме должна быть обеспечена надежная синхронизация вращения винтов полностью исключающая столкновения лопастей.

5. Много винтовая схема: применяется на вертолетах с большой полетной массой сложность конструкции трансмиссии и управления пока ограничивают возможность создания вертолетов с числом несущих винтов более двух, но все же с определенной долей оптимизма можно ожидать в ближайшем будущем вертолеты с 3-я, 4-я несущими винтами способными перевозить грузы массой 70-100 тонн на расстояние 100-200 км.

Для перевозки более тяжелых тяжелых грузов предпочтительнее представляется схема сочетающая вертолет и дирижабль.

6. Вертолеты с реактивными двигателями. Имеют на лопастях несущего винта реактивные двигатели не больших размеров или сопла к которым по турбо приводам находящимся внутри лопастей подходят либо продукты сгорания реактивного двигателя расположенного в фюзеляже либо сжатый воздух от компрессора.

В результате при истечении продуктов сгорания или воздуха возникает реактивная тяга которая вращает несущий винт. В следствии того что крутящий момент на корпус вертолета не передается и каких либо устройств для уравновешивания крутящего момента у вертолетов с реактивными двигателями нет.

Поэтому такие вертолеты строятся по наиболее упрощенной одновинтовой схеме. У таких вертолетов отпадает необходимость в установке сложной и громоздкой трансмиссии для передачи мощности на винт. По этим причинам реактивные вертолеты по сравнению с вертолетами с механическим приводом несущего винта имеют более простую конструкцию больший полезный объём грузовых а пассажирских кабин а также лучшею весовую отдачу.

Однако при создании реактивных вертолетов возникают следующие трудности:

-сложность создания малогабаритных реактивных двигателей устойчиво работающих в поле больших центробежных сил.

-большой расход топлива.

-двигатели и сопла установленные на лопастях ухудшают аэродинамические характеристики несущего винта что особенно сказывается в режиме авторотации.

-сложность конструкции втулки и лопастей несущего винта с компрессорным приводом.

Некоторые конструкции реактивных вертолетов имеют хвостовые винты, но они не служат для обеспечения путевого управления и поэтому имеют не большие размеры и потребляют не большую мощность.

Дата добавления: 2014-01-07