Автомат перекоса вертолета. Общий принцип управления.

Втулка несущего винта с автоматом перекоса вертолета МИ-8.

Снова вернемся к нашим вертолетам :-), этим красивым и удивительным (несмотря на их кажущуюся сегодня обычность) аппаратам. Поговорим немного подробнее о принципах  их управления.

В статье «Как летает вертолет» я этого уже коснулся. Для того чтобы вертолет двигался поступательно, нужен перекос винта,  и создает его такой агрегат, как автомат перекоса вертолета. Вот о нем сегодня и поговорим.

Как известно для вертолета полная аэродинамическая сила — это сумма всех сил, действующих на каждую лопасть в отдельности. Силы эти я бы разделил на искусственные и на естественные.

О естественных. Каждая лопасть имеет определенный вес. Поэтому при вращении с достаточно большой скоростью на нее действует центробежная сила. Есть еще сила сопротивления и конечно подъемная сила лопасти. Вот эту самую подъемную силу вполне можно корректировать силами искусственными. А это как раз и делает автомат перекоса винта вертолета. От него к каждой лопасти протянута специальная тяга, с помощью которой изменяется угол установки лопасти, то есть по сути дела угол атаки и, как следствие, подъемная сила.

Лопасти несущего винта, описывая полный круг вокруг оси при его вращении, обтекаются встречным потоком воздуха по-разному. Полный круг – это 360º. Тогда примем заднее положение лопасти за 0º и далее через каждые 90º полный оборот. Так вот лопасть в интервале от 0º до 180º — это лопасть наступающая, а от 180º до 360º — отступающая. Принцип такого названия, я думаю, понятен. Наступающая лопасть движется навстречу набегающему потоку воздуха, и суммарная скорость ее движения относительно этого потока возрастает потому что сам поток, в свою очередь, движется ей навстречу. Ведь вертолет летит вперед. Соответственно растет и подъемная сила. (Для примера приведу пояснительный рисунок из «заслуженной» 🙂 книги об управлении вертолетом МИ-1. )

Изменение скоростей набегающего потока при вращении винта для вертолета МИ-1 (средние скорости полета).

У отступающей лопасти картина противоположная. От скорости набегающего потока отнимается скорость, с которой эта лопасть как бы от него «убегает» :-). В итоге имеем подъемную силу меньше. Получается серьезная разница сил на правой и левой стороне  винта и отсюда явный переворачивающий момент. При таком положении вещей вертолет при попытке движения вперед будет иметь тенденцию к переворачиванию. Такие вещи имели место при первом опыте создания винтокрылых аппаратов.

Чтобы этого не происходило, конструктора применили одну хитрость. Дело в том, что лопасти несущего винта закреплены во втулке (это такой массивный узел, насаженный на выходной вал), но не жестко. Они с ней соединены с помощью специальных шарниров (или устройств, им подобных). Шарниры бывают трех видов: горизонтальные, вертикальные и осевые.

Силы, действующие на лопасть, подвешенную ко втулке винта на шарнирах.

Теперь посмотрим что же будет происходить с лопастью, которая подвешена к оси вращения на шарнирах. Итак, наша лопасть вращается с постоянной скоростью без каких-либо управляющих воздействий извне.

От 0º до 90º скорость обтекания лопасти растет, значит растет и подъемная сила. Но! Теперь лопасть подвешена на горизонтальном шарнире. В результате избыточной подъемной силы она, поворачиваясь в горизонтальном шарнире, начинает подниматься вверх ( специалисты говорят «делает взмах»). Одновременно из-за увеличения лобового сопротивления (ведь скорость обтекания возросла) лопасть отклоняется назад, отставая от вращения оси винта. Для этого как раз и служит вертикальный шарнир.

Однако при взмахе получается, что воздух относительно лопасти приобретает еще и некоторое движение вниз и, таким образом, угол атаки относительно набегающего потока уменьшается. То есть рост избыточной подъемной силы замедляется. На это замедление оказывает свое дополнительно влияние отсутствие управляющего воздействия. Это значит, что тяга автомата перекоса, присоединенная к лопасти, сохраняет свое положение неизменным,  и лопасть, взмахивая, вынуждена поворачиваться в своем осевом шарнире, удерживаемая тягой и, тем самым, уменьшая свой установочный угол или угол атаки по отношению к набегающему потоку. (Картина происходящего на рисунке. Здесь У – это подъемная сила, Х – сила сопротивления, Vy – вертикальное движение воздуха, α – угол атаки.)

Картина изменения скорости и угла атаки набегающего потока при вращении лопасти несущего винта.

До точки 90º избыточная подъемная сила будет продолжать расти, однако из-за вышесказанного со все большим замедлением. После 90º эта сила будет уменьшаться, но из-за ее присутствия лопасть будет продолжать двигаться вверх, правда все медленнее. Максимальную высоту взмаха она достигнет уже несколько перевалив за точку 180º. Это происходит потому, что лопасть имеет определенный вес, и на нее действуют еще и силы инерции.

При дальнейшем вращении лопасть становится отступающей, и на нее действуют все те же процессы, но уже в обратном направлении. Величина подъемной силы падает и центробежная сила вместе с силой веса начинают опускать ее вниз. Однако при этом растут углы атаки для набегающего потока (теперь уже воздух движется вверх по отношению к лопасти), и растет установочный угол лопасти из-за неподвижности тяг автомата перекоса вертолета. Все происходящее поддерживает подъемную силу отступающей лопасти на необходимом уровне. Лопасть продолжает опускаться и минимальной высоты взмаха достигает уже где-то после точки 0º, опять же из-за сил инерции.

Таким образом, лопасти вертолета при вращении несущего винта как бы «машут» или еще говорят «порхают». Однако это порхание вы, так сказать, невооруженным взглядом вряд ли заметите. Подъем лопастей вверх (как и отклонение их назад в вертикальном шарнире) очень незначительны. Дело в том, что на лопасти оказывает очень сильное стабилизирующее воздействие центробежная сила. Подъемная сила, например, больше веса лопасти в 10 раз, а центробежная – в 100 раз. Именно центробежная сила превращает на первый взгляд «мягкую» гнущуюся в неподвижном положении лопасть в жесткий, прочный и отлично работающий элемент несущего винта вертолета.

Однако несмотря на свою незначительность вертикальное отклонение лопастей присутствует, и несущий винт при вращении описывает конус, правда очень пологий. Основание этого конуса и есть плоскость вращения винта.

Силы, действующие на вертолет.

Теперь главная мысль :-). В известной статье я уже говорил, что для придания вертолету поступательного движения нужно эту плоскость наклонить, дабы появилась горизонтальная составляющая полной аэродинамической силы, то есть горизонтальная тяга винта. Иначе говоря, нужно наклонить весь воображаемый конус вращения винта. Если вертолету нужно двигаться вперед, значит конус должен быть наклонен вперед.

Исходя из описания движения лопасти при вращении винта, это означает, что лопасть в положении 180º должна опуститься, а в положении 0º (360º) должна подняться. То есть в точке 180º подъемная сила должна уменьшиться, а в точке 0º(360º) увеличиться. А это в свою очередь можно сделать уменьшив установочный угол лопасти в точке 180º и увеличив его в точке 0º (360º). Аналогичные вещи должны происходить при движении вертолета в других направлениях. Только при этом, естественно, аналогичные изменения положения лопастей будут происходить в других угловых точках.

Понятно, что в промежуточных углах поворота винта между указанными точками установочные углы лопасти должны занимать промежуточные положения, то есть угол установки лопасти меняется при ее движении по кругу  постепенно, циклично.Он так и называется циклический  угол установки лопасти (циклический шаг винта). Я выделяю это название потому, что существует еще и общий шаг винта (общий угол установки лопастей). Он изменяется одновременно на всех лопастях на одинаковую величину. Обычно это делается для увеличения общей подъемной силы несущего винта.

Такие действия как раз и выполняет автомат перекоса вертолета. Он изменяет угол установки лопастей несущего винта (шаг винта), вращая их в осевых шарнирах посредством присоединенных к ним тяг. Обычно всегда присутствуют два канала управления: по тангажу и по крену, а также канал изменения общего шага несущего винта.

Тангаж означает угловое положение летательного аппарата относительно его поперечной оси (нос вверх-вниз :-)), а крен, соответственно, относительно его продольной оси (наклон влево-вправо :-)).

Конструктивно автомат перекоса вертолета выполнен достаточно сложно, но пояснить его устройство вполне можно на примере аналогичного узла модели вертолета. Модельный автомат, конечно, устроен попроще своего старшего собрата, но принцип абсолютно тот же :-).

Автомат перекоса модели вертолета.

Это двухлопастной вертолет. Управление угловым положением каждой лопасти осуществляется через тяги 6. Эти тяги соединены с так называемой внутренней тарелкой 2 (из белого металла). Она вращается вместе с винтом и в установившемся режиме параллельна плоскости вращения винта. Но она может менять свое угловое положение (наклон), так как закреплена на оси винта через шаровую опору 3. При изменении своего наклона (углового положения) она воздействует на тяги 6, которые, в свою очередь, воздействуют на лопасти, поворачивая их в осевых шарнирах и меняя, тем самым, циклический шаг винта.

Внутренняя тарелка одновременно является внутренней обоймой подшипника, внешняя обойма которого – это внешняя тарелка винта 1. Она не вращается, но может менять свой наклон (угловое положение) под воздействием управления по каналу тангажа 4 и по каналу крена 5. Меняя свой наклон под воздействием управления внешняя тарелка меняет наклон внутренней тарелки и в итоге наклон плоскости вращения несущего винта. В итоге вертолет летит в нужном направлении :-).

Общий шаг винта меняется перемещением по оси винта внутренней тарелки 2 при помощи механизма 7. В этом случае угол установки  меняется сразу на обеих лопастях.

Для более лучшего понимания помещаю еще несколько иллюстраций втулки винта с автоматом перекоса. Комментировать их нет смысла :-)…

Втулка винта с автоматом перекоса (схема).

Поворот лопасти в вертикальном шарнире втулки несущего винта.

Изменение общего шага винта, лопасти поворачиваются в осевых шарнирах.

Вот пожалуй и все. Как видите, принципиально все достаточно просто. Конечно в практическом плане автомат перекоса вертолета — агрегат сложный, включающий в себя различные специальные узлы и устройства.

Втулка несущего винта с автоматом перекоса вертолета МИ-2.

В одной из следующих статей мы этого коснемся, а также рассмотрим как же непосредственно управляется вертолет из кабины пилота с использованием автомата перекоса и специальных органов управления.

В заключение я предлагаю вам посмотреть два ролика, которые достаточно наглядно иллюстрируют работу автомата перекоса несущего винта. Полезного просмотра и до новых встреч :-)…

Фотографии кликабельны.

This entry was posted in ВЕРТОЛЕТ and tagged как летает вертолет. Bookmark the permalink.

АО ВСК — Модернизация вертолётов

АП 8-1960-000 – это автомат перекоса нового поколения, созданный по инициативе АО «МВЗ им. М.Л. Миля» и АО «СМПП», в конструкцию которого заложены принципиально новые инженерные решения:

  • применены новые подшипники скольжения, не требующие смазки в процессе эксплуатации и имеющие меньшую массу;
  • использованы тяги рычага поворота лопастей новой конструкции, что повышает безопасность полётов;
  • предусмотрена новая конструкция тарелки, повышение жесткости которой создало более комфортные условия работы подшипника;
  • конструкция основных несущих деталей не предусматривает операций упрочнения, что положительно сказалось на возможности проведения ремонтов и эксплуатационной технологичности;
  • увеличено количество деталей из коррозионностойких материалов;
  • снижен вес, повышена ремонтопригодность;
  • 100% взаимозаменяемость с существующим автоматом перекоса 8-1950-00 в соответствии с сервисным бюллетенем.

АП 8-1960-000 изначально имеет значения ресурсов, сопоставимые с ресурсами существующих автоматов перекоса или их превышающие и, что не менее важно, в конструкцию заложен потенциал, позволяющий увеличить ресурсные показатели в процессе эксплуатации в 2-3 раза.

Технические характеристики АП 8-1960-000 позволили применить его на перспективном вертолёте Ми-172А2.

На сегодняшний день АО «СМПП» совместно с АО «МВЗ им. М.Л. Миля» проводят работу по увеличению назначенного ресурса АП 8-1960-000 с заявленных 8000 часов на 12000 часов.

Председатель наблюдательного совета авиационной компании ООО «ВИТЯЗЬ-АЭРО» А.В. Хазов поделился опытом эксплуатации модернизированного автомата перекоса 8-1960-000, установленного на вертолет Ми-8МТВ-1 RA-22986.

«Настоящим информирую Вас, что наша компания успешно, уже в течение 1 года, эксплуатирует модернизированный автомат перекоса 8-1960-000 производства АО «СМПП» (далее по тексту АП 8-1960-000), установленный на вертолет Ми-8МТВ-1 RA-22986. Эксплуатация воздушного судна происходит в непростых климатических условиях резкого перепада температур и разреженного горного воздуха. В настоящее время наработка c начала эксплуатации АП 8-1960-000 составляет 329 часов. При этом АП 8-1960-000 не имел нареканий при эксплуатации и показал себя с отличной стороны, благодаря целому ряду преимуществ по сравнению с предшественником, а именно:

— повышена надежность за счет новой конструкции тяги рычагов поворота лопастей;

— повышена прочность конструкции;

— уменьшен на 5 кг вес изделия;

— увеличены ресурсные показатели;

— уменьшены эксплуатационные затраты.

В настоящее время мы рассматриваем вопрос дальнейшей модернизации нашего парка воздушных судов в соответствии с бюллетенем Т/АМТ3339-БЭ-Г.

Будем рады долгосрочному и взаимовыгодному сотрудничеству!»


 

Ресурсные показатели автоматов перекоса 8-1950-000 и 8-1960-000 представлены в таблице ниже:

Тип вертолёта АП 8-1950-000 АП 8-1960-000 Примечание
Р1Р/1РСС МРР/МРСС НР/НСС Р1Р/1РСС МРР/МРСС НР/НСС
Ми-8Т 2500/10 2500/10 10500/БО* 2000/9 2000/9 8000/БО ГА** РФ и Инозаказчика, с двигателями ТВ2-117
Ми-8МТВ-1, Ми-8АМТ 2000/8 2000/8 6000/БО 2000/9 2000/9 8000/БО ГА РФ и Инозаказчика, с двигателями ТВ3-117
Ми-171 2000/8 2000/8 6000/БО 2000/9 2000/9 8000/БО ГА Инозаказчика, сертифицированные МАК, с двигателями ТВ3-117
Ми-171А1 2000/8 2000/8 6000/БО — — —
Ми-172 2000/8 2000/8 6000/БО 2000/9 2000/9 8000/БО ГА Инозаказчика, с двигателями ТВ3-117
Ми-8МТ (Ми-17) 2000/8 2000/8 6000/БО — — — Государственная авиация РФ
Ми-8МТ (Ми-17) — — — 2000/9 2000/9 8000/БО ГА Инозаказчика, с двигателями ТВ3-117
Ми-171Е 2000/8 2000/8 6000/БО 2000/9 2000/9 8000/БО ГА Инозаказчика, с двигателями ТВ3-117
Ми-17-1В 2000/8 2000/8 6000/БО 2000/9 2000/9 8000/БО
Ми-17В-5		 2000/8 2000/8 6000/БО — — —

Р1Р – ресурс до первого капитального ремонта, час. ;
1РСС – срок службы до первого капитального ремонта, год;
МРР – межремонтный ресурс, час.;
МРСС – межремонтный срок службы, год;
НР – назначенный ресурс, час;
НСС – назначенный срок службы, год;
*БО – без ограничений;
**ГА – Гражданская авиация.

ГСК — Каталог модернизации

СП 8-1960-000 — автомат перекоса нового поколения, созданный по инициативе МВЗ им. М.Л. Миля и Ступинского машиностроительного завода, и в его конструкцию заложены абсолютно новые технические решения:

  • использование новых подшипники скольжения, не требующие смазки в процессе работы и имеющие меньший вес;
  • использование новой конструкции дышла рупорного руля, что повышает безопасность полета;
  • предусмотрена новая конструкция плиты, повышенная жесткость которой создает более комфортные условия эксплуатации подшипника;
  • в конструкции основных силовых частей не предусмотрена работа усиления, что положительно сказалось на возможности проведения ремонтов и ремонтопригодности;
  • увеличено количество деталей из нержавеющих материалов;
  • уменьшен вес, повышена ремонтопригодность;
  • 100% взаимозаменяемость с существующим автоматом перекоса 8-1950-00 согласно сервисному бюллетеню.

СП 8-1960-000 изначально имеет значение ресурса, сравнимое со сроком службы существующих автоматов перекоса или превышающее их, и, что немаловажно, в его конструкции заложен потенциал, позволяющий увеличить ресурсные свойства в процессе эксплуатации в 2-3 раза.

Технические характеристики СП 8-1960-000 позволили применить его на перспективном вертолете Ми-172А2.

Сегодня Ступинский машиностроительный завод совместно с МВЗ им. М.Л.Миля ведет работы по увеличению назначенного ресурса СП 8-1960-000 от заявленных 8000 часов до 12000 часов.

 

А.В. Хазов, председатель Наблюдательного совета Авиакомпании « ВИТЯЗЬ-АЭРО» поделился опытом эксплуатации модернизированного брызговика (8-1960-000), установленного на вертолете Ми-8МТВ-1 (РА-22986).

« Настоящим сообщаю, что на нашем предприятии уже успешно эксплуатируется модернизированный брызговик 8-1960-000 производства АО «СМПП» (далее АП 8-1960-000), устанавливаемый на Ми-8МТВ-1 вертолет РА-22986 на один год. Эксплуатация самолета происходит в суровых климатических условиях резких перепадов температур и разреженного горного воздуха. В настоящее время наработка АП 8-1960-000 составляет 329 часов. За время эксплуатации щиток 8-1960-000 показал отличные характеристики и к нему претензий нет, благодаря ряду преимуществ по сравнению с предшественником, а именно: тяга

— повышена прочность каркаса;

— вес детали уменьшен на 5 кг;

— повышенные показатели выносливости;

— снижение эксплуатационных расходов.

В настоящее время мы рассматриваем возможность дальнейшей модернизации парка наших воздушных судов в соответствии с бюллетенем T/AM-3339-BE-G.

Надеемся на развитие нашего долгосрочного и взаимовыгодного сотрудничества! »

 

Для возможности применения выданы сервисные бюллетени СП 8-1960-000:

  • № М3472-БЭ «Вертолет Ми-8Т и его модификации, эксплуатируемые на предприятиях гражданской авиации иностранных государств »;
  • № М3472-БЭ-Г «Вертолет Ми-8Т и его модификации, эксплуатируемые на предприятиях гражданской авиации Российской Федерации»;
  • № Т/АМТ 3339-БЭ-Г «Вертолеты Ми-8МТВ-1 и их модификации, эксплуатируемые на предприятиях гражданской авиации Российской Федерации»;
  • № Т/АМТ 3339-БЭ «Вертолеты Ми-8МТВ-1 и их модификации, эксплуатируемые на предприятиях гражданской авиации иностранных заказчиков».

Показатели ресурса автоматов перекоса 8-1950-000 и 8-1960-000 приведены в таблице ниже:

Тип вертолета СП 8-1950-000
СП 8-1960-000		 Комментарий
Р1Р/1РСС МРР/МРСС НР/НСС Р1Р/1РСС МРР/МРСС НР/НСС
Ми-8Т 2500/10 2500/10 9000/ЕС* 2000/9 2000/9 8000/НЛ СА** РФ и инозаказчиков с двигателями ТВ2-117
Ми-8МТВ-1, Ми-8АМТ 2000/8 2000/8 6000/НЛ 2000/9 2000/9 8000/НЛ СА РФ и инозаказчиков с двигателями ТВ3-117
Ми-171 2000/8 2000/8 6000/НЛ 2000/9 2000/9 8000/НЛ СА инозаказчика, сертифицированные МАК, с двигателями ТВ3-117
Ми-171А1 2000/8 2000/8 6000/НЛ — — —
Ми-172 2000/8 2000/8 6000/НЛ 2000/9 2000/9 8000/НЛ СА инозаказчика с двигателями ТВ3-117
Ми-8МТ (Ми-17) 1500/8 1500/8 3000/НЛ — — — Государственная авиация Российской Федерации
Ми-8МТ (Ми-17) — — — 2000/9 2000/9 8000/НЛ СА инозаказчика с двигателями ТВ3-117
Ми-171Е 2000/8 2000/8 6000/НЛ 2000/9 2000/9 8000/НЛ ЦА инозаказчика с двигателями ТВ3-117
Ми-17-1В 2000/8 2000/8 6000/НЛ 2000/9 2000/9 8000/НЛ
Ми-17В-5 2000/8 2000/8 6000/НЛ — — —

Р1Р – наработка до первого капитального ремонта, часов;
1РСС – срок службы до первого капитального ремонта, лет;
МРР – межремонтная наработка, час. ;
МРСС – Межремонтный ресурс, лет;
НР – назначенное время обслуживания, час;
НСС – назначенный срок службы, лет;
*NL – без ограничений;
**CA – Гражданская авиация.

Ми-8 косая машина, продажа, цена 34 455$ ⋆ Техклуб

34 455 $

Артикул: 8351 13 февраля 1169 16

Машина перекоса Ми-8

Код продавца: 8351 13 февраля 1169 16

34 455 $

Чтобы написать сообщение

Написать сообщение

Звонить

Говорящая машина 8-1950-000 13.