INTRODUZIONE

La progettazione di un elicottero è un processo complesso che si evolve nel tempo, suddiviso in fasi e fasi di progettazione interrelate. L'aeromobile in realizzazione deve soddisfare i requisiti tecnici e soddisfare le caratteristiche tecniche ed economiche specificate nelle specifiche di progettazione. I termini di riferimento contengono la descrizione iniziale dell'elicottero e le sue caratteristiche di prestazione di volo, garantendo elevata efficienza economica e competitività della macchina progettata, vale a dire: capacità di carico, velocità di volo, autonomia, soffitto statico e dinamico, durata, durata e costi.

I termini di riferimento vengono chiariti nella fase di ricerca pre-progettuale, durante la quale vengono svolte la ricerca di brevetti, l'analisi delle soluzioni tecniche esistenti, il lavoro di ricerca e sviluppo. Il compito principale della ricerca pre-progettuale è la ricerca e la verifica sperimentale di nuovi principi per il funzionamento dell'oggetto progettato e dei suoi elementi.

Nella fase di progettazione preliminare, viene selezionato il design aerodinamico, viene formato l'aspetto dell'elicottero e vengono calcolati i parametri principali per garantire il raggiungimento delle caratteristiche di prestazione di volo specificate. Questi parametri includono: il peso dell'elicottero, la potenza del sistema di propulsione, le dimensioni del rotore principale e di coda, il peso del carburante, il peso della strumentazione e delle attrezzature speciali. I risultati dei calcoli vengono utilizzati per sviluppare il layout dell'elicottero e per redigere un foglio di centraggio per determinare la posizione del baricentro.

La progettazione delle singole unità e componenti dell'elicottero, tenendo conto delle soluzioni tecniche selezionate, viene effettuata nella fase di sviluppo del progetto tecnico. In questo caso i parametri delle unità progettate devono soddisfare i valori corrispondenti al progetto preliminare. Alcuni parametri possono essere perfezionati per ottimizzare la progettazione. Durante la progettazione tecnica vengono eseguiti calcoli di resistenza aerodinamica e cinematica dei componenti, selezione dei materiali strutturali e schemi di progettazione.

Nella fase di progettazione dettagliata, i disegni di lavoro e di assemblaggio dell'elicottero, le specifiche, le liste di prelievo e altra documentazione tecnica vengono preparati in conformità con gli standard accettati

Questo articolo presenta una metodologia per il calcolo dei parametri dell'elicottero nella fase di progettazione preliminare, che viene utilizzata per completare un progetto di corso nella disciplina "Progettazione di elicotteri".

1. Calcolo in prima approssimazione del peso al decollo dell'elicottero

dov'è la massa del carico utile, kg;

Peso dell'equipaggio, kg.

Autonomia di volo

2. Calcolo dei parametri del rotore dell'elicottero

2.1 Raggio R, m, rotore principale dell'elicottero a rotore singolo calcolato con la formula:

dov'è il peso al decollo dell'elicottero, kg;

G - accelerazione di caduta libera pari a 9,81 m/s 2;

P - carico specifico sulla superficie spazzata dal rotore principale,

=3,14.

Valore di carico specifico P l'area spazzata dalla coclea viene scelta secondo le raccomandazioni presentate nel lavoro /1/: dove P= 280

Prendiamo il raggio del rotore uguale a R= 7.9

Velocità angolare , s -1, la rotazione del rotore principale è limitata dal valore della velocità periferica R estremità delle pale, che dipende dal peso al decollo dell'elicottero e ammonta a R= 232 m/s.

C-1.

giri al minuto

2.2 Densità relative dell'aria su soffitti statici e dinamici

2.3 Calcolo della velocità economica al suolo e su soffitto dinamico

Si determina l'area relativa della piastra nociva equivalente:

Dove S eh= 2.5

Viene calcolato il valore della velocità economica in prossimità del suolo V H, km/h:

Dove IO = 1,09…1,10 - coefficiente di induzione.

Km/ora.

Viene calcolato il valore della velocità economica sul tetto dinamico V ding, km/h:

Dove IO = 1,09…1,10 - coefficiente di induzione.

Km/ora.

2.4 Vengono calcolati i valori relativi del massimo ed economico sul tetto dinamico velocità di volo orizzontale:

Dove V massimo=250 km/h e V ding=182,298 km/h - velocità di volo;

R=232 m/s - velocità periferica delle pale.

2.5 Calcolo dei rapporti ammissibili tra coefficiente di spinta e riempimento del rotore per la velocità massima al suolo e per la velocità economica al soffitto dinamico:

A

2.6 Coefficienti di spinta del rotore principale al suolo e al soffitto dinamico:

2.7 Calcolo del riempimento del rotore:

Riempimento del rotore principale calcolato per casi di volo a velocità massima ed economica:

Come valore di riempimento calcolato si considera che il rotore principale sia il valore più grande di Vmax E V ding:

Accettiamo

Lunghezza della corda B e relativo allungamento le pale del rotore saranno pari a:

Dove zl è il numero di pale del rotore principale (zl = 3)

2.8 Aumento relativo della spinta del rotore per compensare la resistenza aerodinamica della fusoliera e della coda orizzontale:

dove Sф è l'area della proiezione orizzontale della fusoliera;

S th - area della coda orizzontale.

S f =10 m2;

S th =1,5 m2.

3. Calcolo della potenza del sistema di propulsione dell'elicottero.

3.1 Calcolo della potenza in caso di sospensione a soffitto statico:

La potenza specifica richiesta per azionare il rotore principale in modalità hover su un tetto statistico è calcolata dalla formula:

Dove N H st- potenza richiesta, W;

M 0 - peso al decollo, kg;

G - accelerazione di caduta libera, m/s 2;

P - carico specifico sulla superficie spazzata dal rotore principale, N/m 2;

st - densità relativa dell'aria all'altezza del soffitto statico;

0 - efficienza relativa rotore principale in modalità hover ( 0 =0.75);

Aumento relativo della spinta del rotore principale per bilanciare la resistenza aerodinamica della fusoliera e della coda orizzontale:

3.2 Calcolo della densità di potenza in volo livellato alla massima velocità

La potenza specifica richiesta per azionare il rotore principale in volo orizzontale alla massima velocità è calcolata dalla formula:

dov'è la velocità periferica delle estremità delle pale;

Piastra nociva equivalente relativa;

IO eh- coefficiente di induzione, determinato in funzione della velocità di volo secondo le seguenti formule:

A km/ora,

A km/h.

3.3 Calcolo della densità di potenza in volo su un soffitto dinamico a velocità economica

La potenza specifica per azionare un rotore principale su un soffitto dinamico è:

Dove ding- densità relativa dell'aria sul soffitto dinamico,

V ding- velocità economica dell'elicottero su un soffitto dinamico,

3.4 Calcolo della potenza specifica in volo vicino al suolo a velocità economica in caso di avaria di un motore durante il decollo

La potenza specifica richiesta per continuare il decollo a velocità economica quando un motore si guasta è calcolata dalla formula:

dov'è la velocità economica al suolo,

3.5 Calcolo delle potenze ridotte specifiche per diversi flight case

3.5.1 La potenza specifica ridotta in sospensione a soffitto statico è pari a:

dove è la caratteristica specifica di strozzamento, che dipende dall'altezza del soffitto statico H st e si calcola con la formula:

0 - fattore di utilizzo della potenza del sistema di propulsione in modalità hovering, il cui valore dipende dal peso al decollo dell'elicottero M 0 :

A M 0 < 10 тонн

Alle 10 25 tonnellate

A M 0 > 25 tonnellate

3.5.2 La potenza specifica ridotta in volo orizzontale alla massima velocità è pari a:

dov'è il fattore di utilizzo della potenza alla massima velocità di volo,

Caratteristiche dell'acceleratore dei motori in base alla velocità di volo V massimo :

3.5.3 Potenza specifica ridotta in volo su soffitto dinamico a velocità economica V ding è uguale a:

dov'è il fattore di utilizzo della potenza alla velocità di volo economica,

e - gradi di strozzamento del motore, a seconda dell'altezza del soffitto dinamico H e velocità di volo V ding in conformità con le seguenti caratteristiche della valvola a farfalla:

3.5.4 La potenza specifica ridotta in volo vicino al suolo a velocità economica con la rottura di un motore al decollo è pari a:

dov'è il fattore di utilizzo della potenza alla velocità di volo economica,

Il grado di strozzamento del motore in modalità di emergenza,

N =2 - numero di motori di elicotteri.

3.5.5 Calcolo della potenza richiesta del sistema di propulsione

Per calcolare la potenza richiesta del sistema di propulsione, viene selezionato il valore massimo della potenza specifica ridotta:

Potenza richiesta N il sistema di propulsione dell’elicottero sarà pari a:

Dove M 0 1 - peso al decollo dell'elicottero,

G = 9,81 m 2/s - accelerazione di caduta libera.

W,

3.6 Scelta dei motori

Accettiamo due motori turboalbero VK-2500 (TV3-117VMA-SB3) potenza totale ciascuno N=1.405 10 6 W

Il motore VK-2500 (TV3-117VMA-SB3) è destinato all'installazione su elicotteri di nuova generazione, nonché alla sostituzione dei motori sugli elicotteri esistenti per migliorarne le prestazioni di volo. È stato creato sulla base del motore TV3-117VMA certificato in serie ed è prodotto presso la Federal State Unitary Enterprise “Stabilimento intitolato a V.Ya. Klimov."

4. Calcolo della massa del carburante

Per calcolare la massa di carburante che fornisce una determinata autonomia di volo, è necessario determinare la velocità di crociera V cr. La velocità di crociera viene calcolata utilizzando il metodo delle approssimazioni successive nella seguente sequenza:

a) si prende il valore della velocità di crociera del primo avvicinamento:

km/ora;

b) si calcola il coefficiente di induzione IO eh:

A km/h

A km/h

c) viene determinata la potenza specifica richiesta per azionare il rotore principale in volo in modalità di crociera:

dove è il valore massimo della potenza specifica ridotta del sistema di propulsione,

Coefficiente di variazione di potenza in funzione della velocità di volo V cr 1, calcolato con la formula:

d) Si calcola la velocità di crociera del secondo avvicinamento:

e) Si determina la deviazione relativa delle velocità di prima e seconda approssimazione:

Quando si chiarirà la velocità di crociera di prima approssimazione V cr 1, si assume pari alla velocità calcolata in seconda approssimazione. Quindi il calcolo si ripete dal punto b) e termina con la condizione .

Il consumo specifico di carburante viene calcolato utilizzando la formula:

dov'è il coefficiente di variazione del consumo specifico di carburante in base alla modalità operativa dei motori,

Coefficiente di variazione del consumo specifico di carburante in base alla velocità di volo,

Consumo specifico di carburante al decollo.

In caso di volo in modalità crociera è accettato:

A chilowatt;

A kW.

Kg/W ora,

Massa di carburante consumata per il volo M T sarà uguale a:

dov'è la potenza specifica consumata a velocità di crociera,

Velocità di crociera,

l - autonomia di volo.

5. Determinazione della massa dei componenti e degli assiemi dell'elicottero.

5.1 La massa delle pale del rotore principale è determinata dalla formula:

Dove R - raggio del rotore,

- riempire il rotore principale,

Kg,

5.2 La massa del mozzo del rotore principale viene calcolata utilizzando la formula:

Dove K Mar- coefficiente di peso delle boccole di design moderno,

K l- coefficiente di influenza del numero di pale sulla massa del mozzo.

Nel calcolo puoi prendere:

Kg/kN,

pertanto, a seguito delle trasformazioni otteniamo:

Per determinare la massa del mozzo del rotore principale, è necessario calcolare la forza centrifuga che agisce sulle pale N Banca centrale(in kN):

KN,

kg.

5.3 Peso del sistema di controllo del booster, che comprende il piatto oscillante, i moltiplicatori idraulici e il sistema di controllo idraulico del rotore principale, viene calcolato utilizzando la formula:

Dove B- corda della lama,

K buu- il coefficiente di peso del sistema di controllo del booster, che può essere assunto pari a 13,2 kg/m3.

Kg.

5.4 Peso del sistema di controllo manuale:

Dove K RU- il coefficiente di peso del sistema di controllo manuale, assunto per gli elicotteri monorotore pari a 25 kg/m.

Kg.

5.5 La massa del cambio principale dipende dalla coppia sull'albero del rotore principale ed è calcolata con la formula:

Dove K modificare- coefficiente di peso, il cui valore medio è 0,0748 kg/(Nm) 0,8.

La coppia massima sull'albero del rotore principale è determinata dalla potenza ridotta del sistema di propulsione N e la velocità dell'elica :

Dove 0 - fattore di utilizzo della potenza del sistema di propulsione, il cui valore viene preso in base al peso al decollo dell'elicottero M 0 :

A M 0 < 10 тонн

Alle 10 25 tonnellate

A M 0 > 25 tonnellate

N·m,

Peso del cambio principale:

Kg.

5.6 Per determinare la massa delle unità di azionamento del rotore di coda, viene calcolata la sua spinta T fosso :

Dove M nv- coppia sull'albero del rotore principale,

l fosso- la distanza tra gli assi del rotore principale e di coda.

La distanza tra gli assi del rotore principale e di coda è uguale alla somma dei loro raggi e del gioco tra le estremità delle loro lame:

Dove - distanza presa pari a 0,15...0,2 m,

Il raggio del rotore di coda, che, a seconda del peso al decollo dell'elicottero, è:

Quando t,

Quando t,

A t.

Energia N fosso, speso per ruotare il rotore di coda, è calcolato con la formula:

Dove 0 - efficienza relativa del rotore di coda, che può essere considerata pari a 0,6...0,65.

W,

Coppia M fosso trasmessa dall'albero dello sterzo è pari a:

N·m,

dov'è la velocità dell'albero dello sterzo,

s -1,

Coppia trasmessa dall'albero di trasmissione, N·m, alla velocità di rotazione N V= 3000 giri al minuto uguale a:

N·m,

Peso M V albero di trasmissione:

DoveK V- coefficiente peso dell'albero di trasmissione pari a 0,0318 kg/(Nm) 0,67.

Peso M eccetera cambio intermedio è pari a:

Dove K eccetera- coefficiente peso del cambio intermedio, pari a 0,137 kg/(Nm) 0,8.

Massa del riduttore di coda che fa ruotare il rotore di coda:

Dove K xp- coefficiente di peso del cambio di coda, il cui valore è 0,105 kg/(Nm) 0,8

kg.

5.7 La massa e le dimensioni principali del rotore di coda sono calcolate in base alla sua spinta T fosso .

Coefficiente di spinta C fosso il rotore di coda è uguale a:

Riempimento delle pale del rotore di coda fosso si calcola come per il rotore principale:

dove è il valore ammissibile del rapporto tra il coefficiente di spinta e il riempimento del rotore di coda.

Lunghezza della corda B fosso e relativo allungamento fosso le pale del rotore di coda vengono calcolate utilizzando le formule:

Dove z fosso- numero di pale del rotore di coda.

Peso della pala del rotore di coda M lr calcolato utilizzando la formula empirica:

Valore della forza centrifuga N CBD, agendo sulle pale del rotore di coda e percepito dalle cerniere del mozzo,

Peso del mozzo del rotore di coda M Mar si calcola con la stessa formula del rotore principale:

Dove N Banca centrale- forza centrifuga agente sulla lama,

K Mar- coefficiente peso della boccola, assunto pari a 0,0527 kg/kN 1,35

K z- coefficiente di peso dipendente dal numero di pale e calcolato con la formula:

5.8 Calcolo della massa del sistema di propulsione dell'elicottero

Peso specifico del sistema di propulsione dell'elicottero dv calcolato utilizzando la formula empirica:

Dove N- potenza del sistema di propulsione.

La massa del sistema di propulsione sarà pari a:

kg.

5.9 Calcolo del peso della fusoliera e dell'attrezzatura dell'elicottero

La massa della fusoliera dell'elicottero si calcola con la formula:

Dove S ohm- area della superficie lavata della fusoliera, che è determinata dalla formula:

M2,

M 0 - peso al decollo del primo avvicinamento,

K F- coefficiente pari a 1,7.

kg,

Peso del sistema di alimentazione:

Dove M T- massa di carburante consumata durante il volo,

K ts- coefficiente di peso assunto per l'impianto di alimentazione pari a 0,09.

Kg,

Il peso del carrello di atterraggio dell'elicottero è:

Dove K w- coefficiente di peso in funzione del design del telaio:

Per il carrello di atterraggio non retrattile,

Per carrello di atterraggio retrattile.

kg,

La massa dell'equipaggiamento elettrico dell'elicottero si calcola utilizzando la formula:

Dove l fosso- la distanza tra gli assi del rotore principale e di coda,

z l- numero di pale del rotore principale,

R - raggio del rotore,

l- relativo allungamento delle pale del rotore principale,

K eccetera E K el- coefficienti di ponderazione per cavi elettrici e altre apparecchiature elettriche, i cui valori sono pari a:

kg,

Peso dell'altra attrezzatura dell'elicottero:

Dove K eccetera- coefficiente di ponderazione, il cui valore è 2.

kg.

5.10 Calcolo del peso al decollo dell'elicottero di seconda approssimazione

La massa di un elicottero vuoto è pari alla somma delle masse delle unità principali:

Peso al decollo dell'elicottero per l'avvicinamento secondario M 02 sarà uguale alla somma:

Dove M T - massa di carburante,

M gr- massa del carico utile,

M ehm- peso dell'equipaggio.

kg,

6. Descrizione del layout dell'elicottero

L'elicottero progettato è realizzato secondo un design a rotore singolo con un rotore di coda, due motori a turbina a gas e sci a due gambe. La fusoliera dell'elicottero ha una struttura a telaio ed è composta dal muso e dalle parti centrali, dalla coda e dalle travi terminali. A prua è presente la cabina equipaggio biposto composta da due piloti. La vetratura della cabina garantisce una buona visibilità; i blister scorrevoli destro e sinistro sono dotati di meccanismi di sgancio di emergenza. Nella parte centrale si trova una cabina di dimensioni 6,8 x 2,05 x 1,7 me una porta scorrevole centrale di dimensioni 0,62 x 1,4 m con meccanismo di sblocco di emergenza. Il vano di carico è progettato per trasportare merci fino a 2 tonnellate ed è dotato di sedili ribaltabili per 12 passeggeri e punti di attacco per 5 barelle. Nella versione passeggeri la cabina contiene 12 posti, allestiti con un passo di 0,5 me un passaggio di 0,25 m; e nella parte posteriore è presente l'apertura per la porta d'ingresso posteriore, composta da due ante.

La trave di coda è una struttura del tipo trave rivettata con rivestimento funzionante, dotata di unità per l'attacco di uno stabilizzatore controllato e di un supporto di coda.

Stabilizzatore con una dimensione di 2,2 me un'area di 1,5 m 2 con un profilo NACA 0012 a trave singola, con una serie di nervature e rivestimento in duralluminio e tessuto.

Sci a doppio supporto, supporto anteriore autoorientante, dimensioni 500 x 185 mm, supporti principali sagomati con ammortizzatori a doppia camera a gas liquido, dimensioni 865 x 280 mm. Il supporto della coda è costituito da due montanti, un ammortizzatore e un tallone di supporto; pista da sci 2m, base sci 3,5m.

Rotore principale con pale incernierate, smorzatori idraulici e smorzatori di vibrazioni a pendolo, installato con un'inclinazione in avanti di 4° 30". Le pale interamente metalliche sono costituite da un longherone stampato in lega di alluminio AVT-1, indurito mediante incrudimento con cerniere in acciaio sul lato cavalletto vibrante, sezione di coda, puntale e puntale in acciaio Le pale hanno in pianta forma rettangolare con corda di 0,67 m e profili NACA 230 con torsione geometrica del 5%, la velocità periferica delle punte delle pale è di 200 m/s, la le pale sono dotate di sistema di allarme visivo per danneggiamento dell'asta e di dispositivo antigelo elettrotermico.

Il rotore di coda del diametro di 1,44 m è tripala, spingente, con mozzo di tipo cardanico e pale interamente metalliche di forma rettangolare in pianta, con corda di 0,51 me profilo NACA 230M.

La centrale è composta da due motori a turbina a gas turboalbero con una turbina libera VK-2500 (TV3-117VMA-SB3) della NPO di San Pietroburgo da cui prende il nome. V.Ya.Klimov potenza totale di ciascuno N=1405 W, installato sulla parte superiore della fusoliera e chiuso da un cofano comune con alette apribili. Il motore ha un compressore assiale a nove stadi, una camera di combustione anulare e una turbina a due stadi, i motori sono dotati di dispositivi di protezione dalla polvere.

La trasmissione è composta da scatole del cambio principale, intermedia e di coda, alberi dei freni e un rotore principale. Il cambio principale a tre stadi VR-8A fornisce la trasmissione di potenza dai motori al rotore principale, al rotore di coda e alla ventola per il raffreddamento, ai radiatori dell'olio motore e al cambio principale; La capacità totale del sistema dell'olio è di 60 kg.

Il controllo è duplicato, con cablaggio rigido e via cavo e moltiplicatori idraulici azionati dai sistemi idraulici principale e di riserva. L'autopilota a quattro canali AP-34B garantisce la stabilizzazione dell'elicottero in volo in rollio, rotta, beccheggio e altitudine. L'impianto idraulico principale fornisce energia a tutte le unità idrauliche, mentre il sistema di riserva fornisce energia solo ai moltiplicatori idraulici.

Il sistema di riscaldamento e ventilazione fornisce aria calda o fredda alle cabine dell'equipaggio e dei passeggeri; il sistema antigelo protegge dal gelo le pale del rotore principale e di coda, i finestrini anteriori della cabina di pilotaggio e le prese d'aria del motore.

L'attrezzatura per voli strumentali in condizioni meteorologiche difficili di giorno e di notte comprende due indicatori di assetto, due indicatori di velocità NV, un sistema di rotta combinato GMK-1A, una radiobussola automatica e un radioaltimetro RV-3.

Le apparecchiature di comunicazione includono le stazioni radio VHF di comando R-860 e R-828, le stazioni radio HF di comunicazione R-842 e Karat e un interfono per aereo SPU-7.

7. Calcolo dell'allineamento dell'elicottero

Tabella 1. Foglio di allineamento dell'elicottero vuoto

Nome dell'unità	Unità di peso, M io, kg	Coordinata X i centro di massa dell'unità, m	Momento statico unitario M xi	Coordinata sì io centro di massa dell'unità, m	Momento statico unitario M sì
1 rotore principale
1.1 Lame
1.2 Boccola
2 Sistema di controllo
2.1 Sistema di controllo del booster
2.2 Sistema di controllo manuale
3 Trasmissione
3.1 Cambio principale
3.2 Cambio intermedio
3.3 Cambio di coda
3.4 Albero di trasmissione
4 Rotore di coda
4.1 Lame
4.2 Boccola
5 Sistema di propulsione
6 Sistema di alimentazione
7 Fusoliera
7.1 Arco (15%)
7.2 Parte centrale (50%)
7.3 Sezione di coda (20%)
7.4 Fissaggio del riduttore (4%)
7,5 Cappe (11%)
8.1 Principale (82%)
8.2 Anteriore (16%)
8.3 Supporto della coda (2%)
9 Apparecchiature elettriche
10 Attrezzature
10.1 Strumenti nella cabina di pilotaggio (25%)
10.2 Apparecchiature radio (27%)
10.3 Attrezzatura idraulica (20%)
10.4 Attrezzature pneumatiche (6%)

Vengono calcolati i momenti statici M cx io E M su io rispetto agli assi coordinati:

Le coordinate del centro di massa dell'intero elicottero vengono calcolate utilizzando le formule :

Tabella 2. Foglio di allineamento con carico massimo

Tabella 3. Foglio di allineamento con il 5% di carburante rimanente e pieno carico commerciale

Coordinate del centro di massa elicottero vuoto: x0 =-0,003; y0 =-1,4524;

Coordinate del centro di massa con carico massimo: x0 =0,0293; y0 =-2,0135;

Coordinate del baricentro con il 5% di carburante rimanente e pieno carico commerciale viscoso: x 0 = -0,0678; e 0 = -1,7709.

Conclusione

In questo progetto del corso sono stati calcolati il ​​peso al decollo dell'elicottero, la massa dei suoi componenti e gruppi, nonché la disposizione dell'elicottero. Durante il processo di assemblaggio è stato chiarito l'allineamento dell'elicottero, il cui calcolo è preceduto dalla preparazione di un rapporto sul peso basato sui calcoli del peso delle unità e della centrale elettrica, elenchi di attrezzature, attrezzature, carico, ecc. Lo scopo della progettazione è determinare la combinazione ottimale dei principali parametri dell'elicottero e dei suoi sistemi che garantiscono il rispetto dei requisiti specificati.

0

Corsi sul design

Elicottero leggero

1 Sviluppo dei requisiti tattici e tecnici. 2

2 Calcolo dei parametri dell'elicottero. 6

2.1 Calcolo della massa del carico utile. 6

2.2 Calcolo dei parametri del rotore dell'elicottero. 6

2.3 Densità relative dell'aria su soffitti statici e dinamici 8

2.4 Calcolo della velocità economica al suolo e sul tetto dinamico. 8

2.5 Calcolo dei valori relativi delle velocità massime ed economiche del volo orizzontale su un soffitto dinamico. 10

2.6 Calcolo dei rapporti ammissibili tra coefficiente di spinta e riempimento del rotore per la velocità massima al suolo e per la velocità economica al soffitto dinamico. 10

2.7 Calcolo dei coefficienti di spinta del rotore al suolo e sul soffitto dinamico 11

2.8 Calcolo del riempimento del rotore. 12

2.9 Determinazione dell'aumento relativo della spinta del rotore principale per compensare la resistenza aerodinamica della fusoliera e della coda orizzontale. 13

3 Calcolo della potenza del sistema di propulsione dell'elicottero. 13

3.1 Calcolo della potenza in caso di sospensione a soffitto statico. 13

3.2 Calcolo della densità di potenza in volo livellato alla massima velocità. 14

3.3 Calcolo della potenza specifica in volo su un tetto dinamico a velocità economica. 15

3.4 Calcolo della potenza specifica in volo vicino al suolo a velocità economica in caso di avaria di un motore durante il decollo. 15

3.5 Calcolo delle potenze ridotte specifiche per i vari flight case 16

3.5.1 Calcolo della potenza specifica ridotta in caso di sospensione a soffitto statico 16

3.5.2 Calcolo della potenza specifica ridotta in volo orizzontale alla massima velocità. 16

3.5.3 Calcolo della potenza specifica ridotta in volo su tetto dinamico a velocità economica... 17

3.5.4 Calcolo della potenza specifica ridotta in volo vicino al suolo a velocità economica in caso di avaria di un motore. 18

3.5.5 Calcolo della potenza richiesta del sistema di propulsione. 19

3.6 Scelta dei motori. 19

4 Calcolo della massa del carburante. 20

4.1 Calcolo della velocità di crociera di seconda approssimazione. 20

4.2 Calcolo del consumo specifico di carburante. 22

4.3 Calcolo della massa del carburante. 23

5 Determinazione della massa dei componenti e degli assiemi dell'elicottero. 24

5.1 Calcolo della massa delle pale del rotore principale. 24

5.2 Calcolo della massa del mozzo del rotore principale. 24

5.3 Calcolo della massa del sistema di controllo del booster. 25

5.4 Calcolo della massa del sistema di controllo manuale. 25

5.5 Calcolo della massa del riduttore principale. 26

5.6 Calcolo della massa delle unità di azionamento del rotore di coda. 27

5.7 Calcolo della massa e dimensioni principali del rotore di coda. trenta

5.8 Calcolo della massa del sistema di propulsione dell'elicottero. 32

5.9 Calcolo della massa della fusoliera e dell'equipaggiamento dell'elicottero. 32

5.10 Calcolo del peso al decollo dell'elicottero di seconda approssimazione. 35

6 Descrizione del layout dell'elicottero. 36

Riferimenti.. 39

1 Sviluppo dei requisiti tattici e tecnici

L'oggetto progettato è un elicottero leggero monorotore con un peso massimo al decollo di 3500 kg. Selezioniamo 3 prototipi in modo che il loro peso massimo al decollo sia compreso tra 2800 e 4375 kg. I prototipi sono elicotteri leggeri: Mi-2, Eurocopter EC 145, Ansat.

La tabella 1.1 mostra le loro caratteristiche tattiche e tecniche necessarie per il calcolo.

Tabella 1.1 - Caratteristiche prestazionali dei prototipi

Elicottero
Diametro del rotore principale, m
Lunghezza della fusoliera, m
Peso a vuoto, kg
Autonomia di volo, km
Soffitto statico, m
Soffitto dinamico, m
Velocità massima, km/ora
Velocità di crociera, km/h
Peso del carburante, kg
Presa della corrente	2 GTDKlimov GTD-350	Turbomeca da 2 CV	Whitney РW-207K
Potenza del motore, kW

Le figure 1.1, 1.2 e 1.3 mostrano gli schemi dei prototipi.

Figura 1.1 - Schema dell'elicottero Mi-2

Figura 1.2 - Schema dell'elicottero Eurocopter EC 145

Figura 1.3 - Schema dell'elicottero Ansat

Dalle caratteristiche tattiche e tecniche e dai diagrammi del prototipo, determiniamo i valori medi delle quantità e otteniamo i dati iniziali per la progettazione dell'elicottero.

Tabella 1.2 - Dati iniziali per la progettazione dell'elicottero

Peso massimo al decollo, kg
Peso a vuoto, kg
Velocità massima, km/ora
Autonomia di volo, km
Soffitto statico, m
Soffitto dinamico, m
Velocità di crociera, km/h
Numero di pale del rotore
Numero di pale del rotore di coda
Lunghezza della fusoliera, m
Carico sull'area spazzata dal rotore principale, N/m 2

2 Calcolo dei parametri dell'elicottero

2.1 Calcolo della massa del carico utile

Formula (2.1.1) per determinare la massa del carico utile:

Dove M mg - massa del carico utile, kg; M ek - massa dell'equipaggio, kg; l- autonomia di volo, km; M 01 - peso massimo al decollo dell'elicottero, kg.

Peso del carico utile:

2.2 Calcolo dei parametri del rotore dell'elicottero

Raggio R, m, del rotore principale di un elicottero monorotore si calcola utilizzando la formula (2.2.1):

, (2.2.1)

Dove M 01 - peso al decollo dell'elicottero, kg; G- accelerazione di caduta libera pari a 9,81 m/s 2 ; P- carico specifico sulla superficie spazzata dal rotore principale, p = 3,14.

Prendiamo il raggio del rotore uguale a R= 7,2 milioni.

Determinare il valore della velocità periferica wR le estremità delle lame dallo schema mostrato in Figura 3:

Figura 3 - Diagramma della dipendenza della velocità periferica della pala dalla velocità di volo per valori costanti M 90 e μ

A Vmax= 258 chilometri all'ora wR = 220 m/sec.

Determinazione della velocità angolare w, s -1 , e frequenza di rotazione del rotore secondo le formule (2.2.2) e (2.2.3):

2.3 Densità relative dell'aria su soffitti statici e dinamici

Le densità relative dell'aria sui soffitti statici e dinamici sono determinate rispettivamente dalle formule (2.3.1) e (2.3.2):

2.4 Calcolo della velocità economica al suolo e su soffitto dinamico

Viene determinata l'area relativa S e piastra nociva equivalente secondo la formula (2.4.1):

Dove S E è determinato secondo la Figura 4.

Figura 4 - Variazione dell'area della piastra dannosa equivalente di vari elicotteri da trasporto

Accettiamo S E = 1,5

Viene calcolato il valore della velocità economica in prossimità del suolo V h, km/h:

Dove IO- coefficiente di induzione:

IO =1,02+0,0004Vmax = 1,02+0,0004258=1,1232 ,

Viene calcolato il valore della velocità economica sul tetto dinamico V frastuono, km/h:

2.5 Calcolo dei valori relativi delle velocità massime ed economiche del volo orizzontale su un soffitto dinamico

Il calcolo dei valori relativi delle velocità massime ed economiche del volo orizzontale su un soffitto dinamico viene effettuato utilizzando le formule (2.5.1) e (2.5.2), rispettivamente:

; (2.5.1)

. (2.5.2)

2.6 Calcolo dei rapporti ammissibili tra coefficiente di spinta e riempimento del rotore per la velocità massima al suolo e per la velocità economica al soffitto dinamico

Poiché la formula (2.6.1) per il rapporto tra il coefficiente di spinta consentito e il riempimento del rotore per la massima velocità al suolo ha la forma:

Formula (2.6.2) per il rapporto tra il coefficiente di spinta ammissibile e il riempimento del rotore per la velocità economica su un soffitto dinamico:

2.7 Calcolo dei coefficienti di spinta del rotore al suolo e sul soffitto dinamico

Il calcolo dei coefficienti di spinta del rotore al suolo e al soffitto dinamico si effettua utilizzando rispettivamente le formule (2.7.1) e (2.7.2):

2.8 Calcolo del riempimento del rotore

Riempimento del rotore principale S calcolato per casi di volo a velocità massima ed economica:

Come valore di riempimento calcolato S rotore principale, viene preso il valore dalla condizione (2.8.3):

accettiamo.

Lunghezza della corda B e relativo allungamento l le pale del rotore saranno pari a:

2.9 Determinazione dell'aumento relativo della spinta del rotore principale per compensare la resistenza aerodinamica della fusoliera e della coda orizzontale

Accettiamo un aumento relativo della spinta del rotore principale per compensare la resistenza aerodinamica della fusoliera e della coda orizzontale.

3 Calcolo della potenza del sistema di propulsione di un elicottero

3.1 Calcolo della potenza in caso di sospensione a soffitto statico

La potenza specifica richiesta per azionare il rotore principale in modalità hover su un tetto statistico viene calcolata utilizzando la formula (3.1.1)

Dove NH st - potenza richiesta, W;

Caratteristica della valvola, che dipende dall'altezza del soffitto statico e viene calcolata utilizzando la formula (3.1.2)

M 0 - peso al decollo, kg;

G- accelerazione di caduta libera, m/s 2 ;

P- carico specifico sulla superficie spazzata dal rotore principale, N/m 2 ;

D st - densità relativa dell'aria all'altezza del soffitto statico;

H 0 - efficienza relativa rotore principale in modalità hover ( H 0 =0.75);

Aumento relativo della spinta del rotore principale per bilanciare la resistenza aerodinamica della fusoliera:

3.2 Calcolo della densità di potenza in volo livellato alla massima velocità

La potenza specifica richiesta per azionare il rotore principale in volo orizzontale alla massima velocità viene calcolata utilizzando la formula (3.2.1)

dov'è la velocità periferica delle estremità delle pale;

Piastra nociva equivalente relativa;

Coefficiente di induzione determinato dalla formula (3.2.2)

3.3 Calcolo della densità di potenza in volo su un soffitto dinamico a velocità economica

La potenza specifica per azionare un rotore principale su un soffitto dinamico è:

dov'è la densità relativa dell'aria sul soffitto dinamico;

Velocità economica di un elicottero su un soffitto dinamico;

3.4 Calcolo della potenza specifica in volo vicino al suolo a velocità economica in caso di avaria di un motore durante il decollo

La potenza specifica richiesta per continuare il decollo a velocità economica in caso di guasto a un motore viene calcolata utilizzando la formula (3.4.1)

dov'è la velocità economica al suolo;

3.5 Calcolo delle potenze ridotte specifiche per diversi flight case

3.5.1 Calcolo della potenza specifica ridotta in caso di sospensione a soffitto statico

Il calcolo della potenza specifica ridotta quando appeso a un soffitto statico viene effettuato secondo la formula (3.5.1.1)

dov'è la caratteristica specifica dell'acceleratore:

X 0 - fattore di utilizzo della potenza del sistema di propulsione in modalità hover. Poiché il peso dell'elicottero progettato è di 3,5 tonnellate, ;

3.5.2 Calcolo della potenza specifica ridotta in volo livellato alla massima velocità

Il calcolo della potenza specifica ridotta nel volo orizzontale alla massima velocità viene effettuato secondo la formula (3.5.2.1)

dov'è il fattore di utilizzo della potenza alla massima velocità di volo,

Caratteristiche dell'acceleratore del motore in base alla velocità di volo:

3.5.3 Calcolo della potenza specifica ridotta in volo su un tetto dinamico a velocità economica

Il calcolo della potenza specifica ridotta in volo su un tetto dinamico a velocità economica viene effettuato secondo la formula (3.5.3.1)

dov'è il fattore di utilizzo della potenza alla velocità di volo economica,

e - gradi di strozzamento del motore, a seconda dell'altezza del soffitto dinamico H e velocità di volo V din in conformità con le seguenti caratteristiche della valvola a farfalla:

3.5.4 Calcolo della potenza specifica ridotta in volo vicino al suolo a velocità economica in caso di avaria di un motore

Il calcolo della potenza specifica ridotta in volo vicino al suolo a velocità economica in caso di guasto di un motore viene effettuato secondo la formula (3.5.4.1)

dov'è il fattore di utilizzo della potenza alla velocità di volo economica;

Il grado di strozzamento del motore in modalità di emergenza;

Numero di motori di elicotteri;

Il grado di strozzamento del motore quando si vola vicino al suolo a velocità economica:

3.5.5 Calcolo della potenza richiesta del sistema di propulsione

Per calcolare la potenza richiesta del sistema di propulsione, il valore della potenza specifica ridotta viene selezionato dalla condizione (3.5.5.1)

Potenza richiesta N il sistema di propulsione dell’elicottero sarà pari a:

dov'è il peso al decollo dell'elicottero;

G= 9,81 m 2 /s - accelerazione di caduta libera;

3.6 Scelta dei motori

Accettiamo due motori a turbina a gas GTD-1000T con una potenza totale di 2×735,51 kW. La condizione è soddisfatta.

4 Calcolo della massa del carburante

4.1 Calcolo della velocità di crociera in seconda approssimazione

Accettiamo il valore della velocità di crociera del primo avvicinamento.

Poiché calcoliamo il coefficiente di induzione utilizzando la formula (4.1.1):

Determiniamo la potenza specifica richiesta per azionare il rotore principale in volo in modalità crociera utilizzando la formula (4.1.2):

dove è il valore massimo della potenza specifica ridotta del sistema di propulsione,

Coefficiente di variazione di potenza in base alla velocità di volo, calcolato con la formula:

Calcoliamo la velocità di crociera del secondo approccio:

Determiniamo la deviazione relativa delle velocità di crociera della prima e della seconda approssimazione:

Poiché stiamo perfezionando la velocità di crociera della prima approssimazione, si considera uguale alla velocità calcolata della seconda approssimazione. Quindi ripetiamo il calcolo utilizzando le formule (4.1.1) - (4.1.5):

Accettiamo.

4.2 Calcolo del consumo specifico di carburante

Il consumo specifico di carburante è calcolato utilizzando la formula (4.2.1):

dov'è il coefficiente di variazione del consumo specifico di carburante in base alla modalità operativa dei motori,

Il coefficiente di variazione del consumo specifico di carburante in base alla velocità di volo, determinato dalla formula (4.2.2):

Consumo specifico di carburante al decollo, ;

Coefficiente di variazione del consumo specifico di carburante in funzione della temperatura,

Coefficiente di variazione del consumo specifico di carburante in base all'altitudine di volo, ;

4.3 Calcolo della massa del carburante

La massa di carburante spesa per il volo sarà pari a:

, (4.3.1)

dov'è la potenza specifica consumata a velocità di crociera;

Velocità di crociera;

Consumo specifico di carburante;

l- autonomia di volo;

5 Determinazione della massa dei componenti e degli assiemi dell'elicottero

5.1 Calcolo della massa delle pale del rotore principale

La massa delle pale del rotore principale è determinata dalla formula (5.1.1):

Dove R- raggio del rotore principale;

S- riempimento del rotore principale;

5.2 Calcolo della massa del mozzo del rotore

La massa del mozzo del rotore principale viene calcolata utilizzando la formula (5.2.1):

dov'è il coefficiente di peso delle boccole di design moderno, ;

Il coefficiente di influenza del numero di pale sulla massa del mozzo, calcolato con la formula (5.2.2):

Forza centrifuga agente sulle pale, calcolata con la formula (5.2.3):

5.3 Calcolo della massa del sistema di controllo del booster

Il sistema di controllo del booster comprende un piatto oscillante, booster idraulici e un sistema di controllo idraulico del rotore principale. La massa del sistema di controllo del booster viene calcolata utilizzando la formula (5.3.1):

Dove B- corda della lama;

Il coefficiente di peso del sistema di controllo del booster, che può essere assunto pari a 13,2 kg/m 3 ;

5.4 Calcolo della massa del sistema di controllo manuale

Il calcolo della massa del sistema di controllo manuale viene effettuato secondo la formula (5.4.1):

dove è il coefficiente di peso del sistema di controllo manuale, assunto per elicotteri monorotore pari a 25 kg/m;

5.5 Calcolo della massa del riduttore principale

La massa della scatola del cambio principale dipende dalla coppia sull'albero del rotore principale e viene calcolata utilizzando la formula (5.5.1):

dove è il coefficiente di peso, il cui valore medio è 0,0748 kg/(Nm) 0,8.

La coppia massima sull'albero del rotore principale è determinata dalla potenza ridotta del sistema di propulsione N e velocità dell'elica w:

dov'è il fattore di utilizzo della potenza del sistema di propulsione, il cui valore viene preso in base al peso al decollo dell'elicottero. Da allora;

5.6 Calcolo della massa delle unità di azionamento del rotore di coda

Si calcola la spinta del rotore di coda:

dov'è la coppia sull'albero del rotore principale;

La distanza tra gli assi del rotore principale e di coda.

Distanza l tra gli assi del rotore principale e di quello di coda è uguale alla somma dei loro raggi e del gioco D tra le estremità delle loro lame:

dov'è la distanza, considerata pari a 0,15...0,2 m;

Raggio del rotore di coda. Da allora

La potenza consumata per ruotare il rotore di coda viene calcolata utilizzando la formula (5.6.3):

dove è l'efficienza relativa del rotore di coda, che può essere considerata pari a 0,6...0,65.

La coppia trasmessa dall'albero dello sterzo è pari a:

dove è la velocità di rotazione dell'albero dello sterzo, che si trova secondo la formula (5.6.5):

La coppia trasmessa dall'albero di trasmissione a giri/min è pari a:

Peso M nell'albero di trasmissione:

dove è il coefficiente di peso dell'albero di trasmissione che è pari a 0,0318 kg/(Nm) 0,67;

La massa del cambio intermedio è determinata dalla formula (5.6.9):

dove è il coefficiente di peso del cambio intermedio, pari a 0,137 kg/(Nm) 0,8.

Massa del riduttore di coda che fa ruotare il rotore di coda:

dov'è il coefficiente di peso del cambio di coda, il cui valore è 0,105 kg/(Nm) 0,8;

5.7 Calcolo della massa e dimensioni principali del rotore di coda

La massa e le dimensioni principali del rotore di coda sono calcolate in base alla sua spinta.

Il coefficiente di spinta del rotore di coda è:

Il riempimento delle pale del rotore di coda viene calcolato come per il rotore principale:

dov'è il valore ammissibile del rapporto tra il coefficiente di spinta e il riempimento del rotore di coda,

La lunghezza della corda e il relativo allungamento delle pale del rotore di coda si calcolano utilizzando le formule (5.7.3) e (5.7.4):

dov'è il numero delle pale del rotore principale,

La massa delle pale del rotore di coda si calcola utilizzando la formula empirica (5.7.5):

Il valore della forza centrifuga agente sulle pale del rotore di coda e percepita dalle cerniere del mozzo si calcola utilizzando la formula (5.7.6):

La massa del mozzo del rotore di coda si calcola utilizzando la stessa formula del rotore principale:

dove è la forza centrifuga agente sulla pala del rotore di coda;

Il coefficiente di peso della boccola, pari a 0,0527 kg/kN 1,35;

Coefficiente di peso dipendente dal numero di pale e calcolato secondo la formula (5.7.8):

5.8 Calcolo della massa del sistema di propulsione dell'elicottero

La massa specifica del sistema di propulsione di un elicottero si calcola utilizzando la formula empirica (5.8.1):

, (5.8.1)

Dove N- potenza del sistema di propulsione;

La massa del sistema di propulsione sarà pari a:

5.9 Calcolo del peso della fusoliera e dell'attrezzatura dell'elicottero

La massa della fusoliera dell'elicottero si calcola utilizzando la formula (5.9.1):

dov'è l'area della superficie lavata della fusoliera:

Tabella 5.8.1

Peso al decollo in prima approssimazione;

Coefficiente pari a 1,1;

Peso del sistema di alimentazione:

dov'è la massa di carburante spesa per il volo;

Il coefficiente di peso assunto per l'impianto di alimentazione è 0,09;

Il peso del carrello di atterraggio dell'elicottero è:

dove è il coefficiente di peso in base al design del telaio. Poiché l'elicottero progettato ha un carrello di atterraggio retrattile, allora

La massa dell'equipaggiamento elettrico dell'elicottero viene calcolata utilizzando la formula (5.9.5):

dov'è la distanza tra gli assi del rotore principale e di coda;

Numero di pale del rotore principale;

R- raggio del rotore principale;

Allungamento relativo delle pale del rotore principale;

e - coefficienti di ponderazione per cavi elettrici e altre apparecchiature elettriche,

Peso dell'altra attrezzatura dell'elicottero:

dove è un coefficiente di ponderazione il cui valore è 1.

5.10 Calcolo del peso al decollo dell'elicottero di seconda approssimazione

La massa di un elicottero vuoto è pari alla somma delle masse delle unità principali:

Peso al decollo dell'elicottero di secondo avvicinamento:

Determiniamo la deviazione relativa delle masse della prima e della seconda approssimazione:

La deviazione relativa delle masse della prima e della seconda approssimazione soddisfa la condizione. Ciò significa che il calcolo dei parametri dell'elicottero è stato eseguito correttamente.

6 Descrizione del layout dell'elicottero

L'elicottero progettato è realizzato secondo un design a rotore singolo con un rotore di coda, due motori a turbina a gas e un carrello di atterraggio.

La fusoliera è semi-monoscocca. Gli elementi portanti della fusoliera sono realizzati in leghe di alluminio e hanno un rivestimento anticorrosivo. La parte anteriore della fusoliera con il tettuccio della cabina di pilotaggio e le coperture della gondola motore sono realizzate in materiale composito a base di fibra di vetro. La cabina di pilotaggio ha due porte, i finestrini sono dotati di sistema antigelo e tergicristalli. Le porte sinistra e destra della cabina cargo-passeggeri e un portello aggiuntivo nella parte posteriore della fusoliera garantiscono la comodità di caricare malati e feriti su barelle, nonché carichi di grandi dimensioni. Il telaio skid è realizzato con solidi tubi metallici piegati. Le molle sono coperte da carenature. Il supporto di coda impedisce al rotore di coda di toccare la piattaforma di atterraggio. Le pale del rotore principale e di coda sono realizzate in materiali compositi a base di fibra di vetro e possono essere dotate di un sistema antigelo. Il mozzo del rotore principale a quattro pale è privo di cerniere, costituito da due travi in ​​fibra di vetro che si intersecano, a ciascuna delle quali sono fissate due pale. Mozzo del rotore di coda a due pale con giunto orizzontale comune. I serbatoi del carburante con una capacità totale di 850 litri si trovano nel pavimento della fusoliera. Il sistema di controllo dell'elicottero è fly-by-wire senza cablaggio meccanico, con ridondanza digitale quadrupla e alimentazione elettrica indipendente due volte ridondante. Le moderne attrezzature di volo e di navigazione garantiscono voli in condizioni meteorologiche semplici e avverse, nonché voli secondo le regole VFR e IFR. I parametri dei sistemi degli elicotteri vengono monitorati utilizzando il sistema di monitoraggio delle informazioni di bordo BISK-A. L'elicottero è dotato di un sistema di allarme e segnalazione di emergenza.

L'elicottero può essere dotato di un sistema di atterraggio in acqua, nonché di sistemi di estinzione incendi e di spruzzatura di sostanze chimiche.

La centrale è costituita da due motori a turbina a gas GTD-1000T con una potenza totale di 2×735,51 kW. I motori sono montati sulla fusoliera in gondole separate. Le prese d'aria sono laterali, dotate di dispositivi di protezione dalla polvere. I pannelli laterali delle gondole sono incernierati su cerniere per formare piattaforme di servizio. Gli alberi del motore si estendono obliquamente rispetto al cambio centrale e al vano accessori. Gli ugelli di scarico dei motori sono deviati verso l'esterno con un angolo di 24". Per proteggersi dalla sabbia, sono installati filtri che impediscono il 90% della penetrazione di particelle con un diametro superiore a 20 micron nel motore.

La trasmissione è composta da cambi motore, cambi intermedi, cambi angolari, cambio principale, albero e cambio della centralina ausiliaria, albero del volante e cambio angolare. Il sistema di trasmissione utilizza leghe di titanio.

L'impianto elettrico è composto da due circuiti isolati, uno dei quali è alimentato da un generatore di corrente alternata che produce una tensione di 115-120 V, e il secondo circuito è alimentato da un generatore di corrente continua con una tensione di 28 V. I generatori sono azionati dalla scatola del cambio del rotore principale.

Il controllo è duplicato, con cablaggio rigido e via cavo e moltiplicatori idraulici azionati dai sistemi idraulici principale e di riserva. L'autopilota a quattro canali AP-34B garantisce la stabilizzazione dell'elicottero in volo in rollio, rotta, beccheggio e altitudine. Il sistema idraulico principale fornisce energia a tutte le unità idrauliche e quello di riserva solo ai moltiplicatori idraulici.

Il sistema di riscaldamento e ventilazione fornisce aria calda o fredda alle cabine dell'equipaggio e dei passeggeri; il sistema antigelo protegge dal gelo le pale del rotore principale e di coda, i finestrini anteriori della cabina di pilotaggio e le prese d'aria del motore.

Le apparecchiature di comunicazione includono il comando in banda HF - "Yurok", dispositivo interfonico SPU-34.

Bibliografia

1. Progettazione di elicotteri / V.S. Krivtsov, L.I. Losev, Ya.S. Karpov. - Manuale. - Kharkov: Naz. aerospaziale Università "Khark" aviazione Istituto", 2003. - 344 p.
2. www.wikipedia.ru
3. www.airwar.ru
4. narod.ru
5. http://www.vertolet-media.ru/helicopters/kvz/ansat/

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FISICA DEL ROTORE

Una magnifica macchina: un elicottero! Le sue notevoli qualità lo rendono indispensabile in migliaia di casi. Solo un elicottero può decollare e atterrare verticalmente, rimanere immobile nell'aria, spostarsi lateralmente e persino prima di coda.

Da dove vengono queste meravigliose opportunità? Qual è la fisica del suo volo7 Proviamo a rispondere brevemente a queste domande.

Il rotore di un elicottero crea portanza. Le pale dell'elica sono le stesse eliche. Installate ad un certo angolo rispetto all'orizzonte, si comportano come un'ala nel flusso d'aria in entrata: la pressione si forma sotto il piano inferiore delle pale e il vuoto sopra di essa. Maggiore è questa differenza, maggiore è la portanza. Quando la forza di sollevamento supera il peso dell'elicottero, questo decolla, ma se accade il contrario, l'elicottero scende.

Se sull'ala di un aeroplano la forza di portanza appare solo quando l'aereo è in movimento, sull'“ala” di un elicottero appare anche quando l'elicottero è fermo: l'“ala” si muove. Questa è la cosa principale.

Ma l'elicottero ha guadagnato quota. Adesso ha bisogno di volare in avanti. Come farlo? La vite crea solo spinta verso l'alto! Diamo un'occhiata alla cabina di pilotaggio in questo momento. Allontanò da sé la leva di comando. L'elicottero si inclinò leggermente sul muso e volò in avanti. Perché?

La manopola di controllo è collegata ad un dispositivo ingegnoso: una macchina transfer. Questo meccanismo, estremamente conveniente per controllare un elicottero, è stato inventato durante i suoi anni da studente dall'accademico B. N. Yuryev. Il suo design è piuttosto complesso, ma il suo scopo è consentire al pilota di modificare a piacimento l'angolo delle pale rispetto all'orizzonte.

Non è difficile capire che durante il volo orizzontale di un elicottero, la pressione delle sue pale si sposta rispetto all'aria circostante a velocità diverse. La pala che va avanti si muove verso il flusso d'aria, mentre la pala che torna indietro si muove lungo il flusso. Pertanto, la velocità della lama, e con essa la forza di sollevamento, sarà maggiore quando la lama si muove in avanti. L'elica tenderà a far girare l'elicottero su un fianco.

Per evitare che ciò accadesse, i non-strunti collegavano le lame all'asse in modo mobile, su cardini. Quindi la lama anteriore iniziò a sollevarsi e sbattere con maggiore forza di sollevamento. Ma questo movimento non veniva più trasmesso all'elicottero, volava con calma. Grazie al movimento sbattente della lama, la sua forza di sollevamento è rimasta costante durante tutto il giro.

Tuttavia, ciò non ha risolto il problema di andare avanti. Dopotutto, è necessario cambiare la direzione della spinta dell'elica e forzare l'elicottero a muoversi orizzontalmente. Ciò è stato reso possibile dal piatto oscillante. Cambia continuamente l'angolo di ciascuna pala dell'elica in modo che la portanza maggiore si verifichi approssimativamente nel settore posteriore della sua rotazione. La forza di spinta risultante del rotore principale si inclina e l'elicottero, anch'esso inclinato, inizia ad avanzare.

Ci è voluto molto tempo per creare un dispositivo di controllo dell'elicottero così affidabile e conveniente. Un dispositivo per controllare la direzione del volo non è apparso immediatamente.

Ovviamente sai che un elicottero non ha un timone. Sì, non è necessario per un aereo ad ala rotante. È sostituito da una piccola elica montata sulla coda. Se il pilota provasse a spegnerlo, l'elicottero girerebbe da solo. Sì, ha girato in modo da iniziare a ruotare sempre più velocemente nella direzione opposta alla rotazione del rotore principale. Questa è una conseguenza della coppia reattiva che si verifica quando il rotore principale ruota. Il rotore di coda impedisce alla coda dell'elicottero di girare sotto l'influenza della coppia di reazione e la bilancia. E se necessario, il pilota aumenterà o diminuirà la spinta del rotore di coda. Quindi l'elicottero girerà nella giusta direzione.

A volte fanno a meno del rotore di coda, installando due rotori principali sugli elicotteri, che ruotano l'uno verso l'altro. I momenti reattivi in ​​questo caso, ovviamente, vengono distrutti.

È così che vola il "veicolo aereo fuoristrada" e l'instancabile lavoratore: l'elicottero.

Raggio R, m, del rotore principale di un elicottero monorotore calcolato con la formula:

dov'è il peso al decollo dell'elicottero, kg;

g - accelerazione di caduta libera pari a 9,81 m/s2;

p - carico specifico sull'area spazzata dal rotore principale,

Il valore del carico specifico p sull'area spazzata dall'elica viene selezionato secondo le raccomandazioni presentate nel lavoro /1/: dove p=280

M.

Prendiamo il raggio del rotore principale pari a R=7,9

La velocità angolare w, s-1, di rotazione del rotore principale è limitata dal valore della velocità periferica wR delle estremità delle pale, che dipende dal peso al decollo dell'elicottero ed è pari a wR=232 m /S.

s-1.

giri/min

Installazione degli alzacristalli elettrici anteriori
L'auto ha i finestrini manuali sulle porte anteriori. Per migliorare le qualità del consumatore, installeremo gli alzacristalli elettrici. In base ai seguenti calcoli: il costo di un alzacristallo elettrico è di 2000 rubli. Il costo di un meccanismo di alzacristalli manuale è di 1000 rubli. C =2*1000=2000 sfregamenti. C =2*2000=4000 rubli...

Calcolo dell'area del dipartimento
Fotd = Sfob × Ko, m2 (2,26) dove Sfob – area totale occupata dalle apparecchiature, m2; Ko - coefficiente che tiene conto delle aree di lavoro, dei passaggi, dei vialetti; Fch = 18.721 × 3 = 56 m 2.6 Calcolo dell'illuminazione Nei locali di produzione è prevista l'illuminazione naturale e artificiale. ...

Condizioni della catena dell'ancora durante il disancoraggio della nave
Quando la nave viene tirata nel luogo in cui è posata l'ancora, lo stato della catena dell'ancora cambia, il che porta a una variazione del carico dell'azionamento elettrico. Per facilitare l'analisi del funzionamento del meccanismo di ancoraggio e la valutazione delle forze sul passacavo, il processo in esame è convenzionalmente suddiviso in quattro fasi. Fase I – selezione di una catena stesa a terra. Con l'inclusione del meccanismo di ancoraggio...

§ 1. Scopo e tipi di eliche
Lo scopo di un'elica è convertire la coppia trasmessa dal motore in forza aerodinamica. La formazione della forza aerodinamica è spiegata dalla terza legge della meccanica. Mentre l'elica ruota, cattura ed espelle una certa massa d'aria. Questa massa, resistendo all'espulsione, spinge l'elica insieme all'aereo nella direzione opposta a quella di espulsione.
La ragione per la creazione della forza aerodinamica di un'elica è la reazione della massa d'aria lanciata dall'elica.
Le eliche degli aerei vengono utilizzate per creare la spinta necessaria per spingere l'aereo in avanti.
Il rotore principale di un elicottero serve a creare la portanza necessaria per mantenere l'elicottero in aria e la spinta necessaria per spingere l'elicottero in avanti. Come già detto, uno dei vantaggi di un elicottero è la sua capacità di muoversi in qualsiasi direzione. La direzione del movimento dell'elicottero dipende da dove è inclinata la forza di spinta del rotore principale: in avanti, all'indietro o lateralmente (Fig. 1.32).
Il rotore principale garantisce controllabilità e stabilità dell'elicottero in tutte le modalità. Pertanto, il rotore principale funge contemporaneamente da ala, rotore del trattore e comandi principali.
I rotori di coda dell'elicottero servono a bilanciare la coppia di reazione e il controllo direzionale dell'elicottero.

§ 2. Parametri fondamentali che caratterizzano il rotore principale
I principali parametri che caratterizzano il rotore principale di un elicottero includono:
Numero di lame. I moderni elicotteri utilizzano eliche a tre, quattro e cinque pale. Aumentando il numero delle pale si peggiora la prestazione del rotore a causa della dannosa influenza reciproca delle pale. La riduzione del numero di pale (meno di tre) porta ad una natura pulsante della spinta creata dal rotore e ad un aumento delle vibrazioni dell'elicottero in volo. Il diametro del rotore principale D è il diametro del cerchio descritto dalle estremità delle pale durante la rotazione. Il raggio di questo cerchio è indicato con la lettera R ed è chiamato raggio del rotore principale. La distanza dall'asse di rotazione del rotore principale alla sezione in esame è indicata con la lettera g (Fig. 1.33).

Dai calcoli risulta che a parità di potenza fornita all'elica, la sua spinta aumenta all'aumentare del diametro. Quindi, ad esempio, raddoppiando il diametro la spinta aumenta di 1,59 volte, aumentando il diametro di cinque volte la spinta aumenta di 2,92 volte.
All'aumento del diametro si associa però un aumento del peso dell'elica, con la grande difficoltà di garantire la robustezza delle pale, con la complicazione della tecnologia costruttiva delle pale, con un aumento della lunghezza della coda bum, ecc.
Pertanto, quando si sviluppa un elicottero, viene selezionato un diametro ottimale.

L'area spazzata dal rotore principale F0M è l'area del cerchio descritto dalle estremità delle pale del rotore principale durante la rotazione.
Viene introdotto il concetto di area spazzata perché quest'area può essere considerata come una certa superficie portante, simile all'ala di un aeroplano a causa della viscosità e dell'inerzia dell'aria, che forma un getto comune quando attraversa l'area spazzata dall'aria. elica. Gli elicotteri moderni hanno F0M= 100-:-1000 m2.
Il carico sull'area spazzata p è il rapporto tra il peso dell'elicottero G e l'area spazzata dall'elica durante la sua rotazione:
FomP=G/Fom(kg/m2).
Un aumento di p porta ad una diminuzione dell'altitudine massima di volo e ad un aumento della velocità di discesa nella modalità autorotante del rotore principale.
Per elicotteri moderni P=12-:-45kg/m2, o 118-:-440n/m2

Il fattore di riempimento Q è un valore che mostra quale parte dell'area spazzata è l'area di tutte le pale dell'elica.

Forma della lama in pianta(Fig. 1.34). La pala del rotore principale può avere forma in pianta rettangolare, trapezoidale o mista. Il restringimento della lama trapezoidale non è superiore a 2-3.
La conicità della lama è il rapporto tra la corda del calcio e la corda della punta.
Il profilo della pala è la forma della sua sezione trasversale. Per le pale dei rotori vengono utilizzati profili simili a quelli delle ali degli aerei. Solitamente si tratta di profili asimmetrici con relativo spessore c=
7-=-14%’. La forma del profilo lungo la sua lunghezza può essere variabile (torsione aerodinamica della pala). Nella scelta, le forme del profilo si sforzano di garantire la massima qualità aerodinamica

Angolo di attacco della sezione della pala a è l'angolo tra la corda del profilo e la direzione del flusso d'aria in arrivo in una determinata sezione. L'entità dell'angolo di attacco determina i valori dei coefficienti di forza aerodinamica.

Angolo di installazione Ф chiamato angolo tra la corda del profilo e il piano di rotazione del rotore principale. L'angolo di installazione delle eliche degli elicotteri è misurato ad una distanza di 0,7 del raggio del rotore. Questa convenzione è stata introdotta a causa della presenza della torsione geometrica delle pale, per cui tutte le sezioni delle pale hanno un'installazione diversa (diminuendo verso la fine) angoli. La necessità della torsione geometrica è spiegata come segue. Innanzitutto, a causa dell'aumento della velocità periferica verso l'estremità della pala, si verifica una distribuzione non uniforme delle velocità indotte e, di conseguenza, delle forze aerodinamiche lungo la lunghezza della pala. Per garantire una distribuzione del carico più uniforme, l'angolo di installazione verso l'estremità della lama è ridotto. In secondo luogo, nel volo in avanti, a causa dell'aumento dell'angolo di attacco ad una certa posizione delle pale, si verifica uno stallo del flusso alle estremità delle pale; la presenza di torsione geometrica spinge lo stallo terminale verso velocità di volo più elevate. Questo problema sarà discusso più dettagliatamente di seguito.
Il passo della pala del rotore principale cambia quando viene ruotata nella cerniera assiale, cioè attorno all'asse longitudinale.
Strutturalmente, il rotore principale è progettato in modo tale che tutte le sue pale nella cerniera assiale possano ruotare contemporaneamente allo stesso angolo o ad angoli diversi.
Angolo di attacco del rotore. Si è detto sopra che l'area spazzata dal rotore principale può essere considerata come una superficie d'appoggio, per unità di superficie su cui cade un certo carico.
Introduciamo il concetto di angolo di attacco del rotore principale A, con il quale intendiamo l'angolo tra il piano di rotazione del rotore principale e la direzione del flusso d'aria in arrivo (direzione di volo). Se il flusso si avvicina al piano di rotazione del rotore principale dal basso (Fig. 1.36), l'angolo di attacco è considerato positivo, se dall'alto - negativo.
Poiché l'elicottero si muove nell'aria in qualsiasi direzione, l'angolo di attacco del rotore principale può variare entro ±180°. Con discesa verticale A = +90°, con salita verticale A = -90°.

Angolo di posizione azimutale della lama. Quando un elicottero vola, il movimento rotatorio delle pale del rotore principale si combina con il movimento in avanti dell'intero elicottero nel suo insieme. Per questo motivo le condizioni operative delle pale dipendono in gran parte dalla loro posizione rispetto alla direzione del volo. Per valutare le caratteristiche di funzionamento delle pale in funzione della loro posizione, viene introdotto il concetto di posizione azimutale della pala.
L'angolo di posizione azimutale della pala è l'angolo tra la direzione del volo e l'asse longitudinale della pala (Fig. 1.37).

È generalmente accettato che φ = 0 se l'asse longitudinale della pala coincide con la direzione del flusso d'aria in arrivo. È opportuno notare (poiché l'elicottero può muoversi in avanti, indietro o lateralmente) che in tutti i casi l'angolo di posizione azimutale deve essere misurato dalla direzione della pala, che coincide con la direzione del flusso d'aria in arrivo. Il conteggio viene solitamente effettuato nel senso di rotazione del rotore principale. È ovvio che l'angolo della posizione azimutale della pala varia da 0 a 360° (da 0 a 2l) per giro.
Il numero di giri del rotore principale. A causa del fatto che i rotori degli elicotteri sono rotori di grande diametro, la loro velocità è bassa: 100-600 giri al minuto.
Come mostrano i calcoli, per avere un'elica con la massima spinta possibile (a parità di potenza), è necessario aumentarne il diametro e ridurne la velocità. Quindi, ad esempio, per aumentare la spinta di tre volte, è necessario ridurre la velocità di quindici volte (in questo caso il diametro dell'elica aumenterà di circa cinque volte).
Per una particolare elica, la spinta aumenta con l'aumentare della velocità, ma ciò richiede un aumento della potenza in ingresso.
Il numero di rotazioni del rotore principale è limitato dalla crisi ondosa, che si verifica principalmente alle estremità delle pale che si muovono verso il flusso in arrivo (vicino all'azimut r = 90°).
Per evitare grandi perdite dovute al superamento della resistenza delle onde, il numero di giri dei rotori principali dei moderni elicotteri viene scelto in modo tale che le estremità delle pale abbiano velocità di flusso subsoniche. Negli elicotteri moderni, le velocità periferiche delle punte delle pale raggiungono i 200-250 m/sec.
§ 3. Forza di spinta di un rotore ideale durante il flusso assiale
Una vite ideale è una vite il cui funzionamento non tiene conto delle perdite per attrito e della torsione del getto dietro la vite. La modalità flusso assiale è una modalità in cui il flusso d'aria è diretto lungo l'asse di rotazione dell'elica. In questo caso l'angolo di attacco del rotore principale è di 90°. Nella modalità flusso assiale, il rotore principale funziona durante il volo stazionario, l'ascesa verticale e la discesa verticale dell'elicottero.
Il rotore principale aspira l'aria alla velocità U1 e la espelle alla velocità U2. Le velocità U1 e U2 sono chiamate velocità induttive (Fig. 1.38).

Se la velocità del flusso attorno all'elica è uguale a V, davanti all'elica diventa uguale a V + U1 e dietro l'elica V+U2.
La massa d'aria, dopo aver superato l'area spazzata, riceve l'accelerazione j sotto l'azione della forza F creata dall'elica. Secondo la terza legge della meccanica, l’aria agisce sul rotore con la stessa forza T, ma diretta in senso opposto. La forza T è la spinta dell'elica. In base alla seconda legge della meccanica, T=mj, la massa d'aria che passa attraverso l'area spazzata può essere determinata moltiplicando il volume per la densità di massa. N. E. Zhukovsky ha teoricamente dimostrato e confermato sperimentalmente che la velocità induttiva di rigetto è il doppio della velocità induttiva di aspirazione. In altre parole, la velocità indotta sul disco dell'elica è pari alla metà dell'incremento di velocità totale ottenuto dall'aria che passa attraverso l'elica.

La velocità di aspirazione induttiva è determinata sperimentalmente ed è pari a 8-15 m/sec.
Dalla formula di spinta risultante segue che la forza di spinta del rotore principale dipende dalla densità di massa dell'aria, dall'area spazzata e dalla velocità di aspirazione induttiva.
Con un aumento dell'altitudine di volo o un aumento della temperatura ambiente, la densità di massa P, e quindi la forza di spinta, diminuisce. All’aumentare della velocità e del passo dell’elica aumenta la velocità induttiva U1 (spinta dell’elica).
L'area spazzata dal rotore principale Fоv è un parametro di progettazione ed è costante per un particolare rotore.
La spinta del rotore può essere ottenuta anche in un altro modo: come somma delle forze aerodinamiche create dalle singole pale, poiché il flusso attorno alle pale è simile al flusso attorno all'ala. La differenza, però, è che la lama non compie un movimento traslatorio, ma rotatorio, e quindi tutte le sue sezioni (elementi) si muovono a velocità diverse. Pertanto, la forza aerodinamica creata dalla pala deve essere calcolata come la somma delle forze aerodinamiche agenti
sull'elemento lama (Fig. 1.39).

La forza di sollevamento dell'elemento pala ΔY e la resistenza dell'elemento ΔX, rispettivamente, differiscono in grandezza dalla forza di spinta dell'elemento ΔT e dalla forza di resistenza rotazionale dell'elemento ΔQ.
Ciò si spiega con il fatto che la forza di portanza è diretta perpendicolarmente al flusso incidente sulla sezione, la forza di trascinamento è diretta lungo il flusso, la forza di trazione è perpendicolare al piano di rotazione dell'elemento e la forza di resistenza al la rotazione si trova nel piano di rotazione.
§ 4. Forza di spinta del rotore durante il flusso obliquo
Per regime di flusso obliquo si intende un regime in cui il flusso d'aria è diretto con un certo angolo di attacco arbitrario rispetto al piano di rotazione del rotore principale (diverso da 90°). Questa modalità viene eseguita durante il volo orizzontale dell'elicottero, nonché durante la salita e la discesa lungo una traiettoria inclinata.

Per semplificare la questione in studio, considereremo innanzitutto il caso di flusso laterale attorno al rotore principale, ovvero il caso in cui il flusso è diretto parallelamente al piano di rotazione del rotore principale e l'angolo di attacco del rotore è zero. In questo caso, la velocità del flusso in arrivo V viene sommata alla velocità di aspirazione u e dà la velocità risultante V1 (Fig. 1.41). È ovvio che V>u1.

Dalla formula risulta chiaro che a parità di velocità di espulsione U2 la spinta dell'elica durante il flusso laterale è maggiore che durante il flusso assiale. Fisicamente ciò si spiega con l'aumento della seconda massa d'aria che attraversa l'area spazzata dall'elica.
Considerando il caso più generale di flusso obliquo, quando l'aria si avvicina al piano spazzato dall'elica con un angolo di attacco arbitrario del rotore principale A, otteniamo un quadro simile. È solo necessario tenere presente che in ogni caso specifico la velocità risultante dell'aria che fluisce sul piano del rotore deve essere uguale alla somma geometrica della velocità del flusso in arrivo e della velocità di aspirazione.
§ 5. Modifica della forza di spinta del rotore principale
con flusso obliquo, a seconda della posizione azimutale delle pale
Con il flusso obliquo attorno al rotore, la velocità del flusso attorno alle pale è la somma della velocità del movimento rotatorio e della velocità di traslazione del flusso d'aria in arrivo. Per semplicità di ragionamento consideriamo il flusso attorno alla sezione terminale della pala. Si noti che la componente della velocità del flusso in arrivo diretta lungo la pala non partecipa alla creazione della portanza. La velocità periferica della sezione finale è wR. Lascia che la velocità del flusso in arrivo sia uguale a V. Scomponiamo questa velocità in una direzione lungo la pala e perpendicolare ad essa (Fig. 1.42).

Ad azimut 90° diventa uguale a + V e ad azimut 270° uguale a -V. Pertanto, durante un giro della pala, la velocità del flusso attorno ad essa raggiunge il massimo ad un azimut di 90° e il minimo ad un azimut di 270°.
Dalla formula vediamo che la forza di spinta della pala è una quantità variabile e dipende dall'azimut. Acquisisce il suo valore massimo ad un azimut di 90°, quando alla velocità di volo viene sommato il valore della velocità periferica, il valore minimo è ad un azimut di 270°, quando alla velocità periferica viene sottratta la velocità di volo.
L'entità della forza di spinta di un'elica a due pale dipende dall'azimut ed è un valore variabile. La componente variabile della forza di spinta di un rotore a due pale provoca un aumento delle vibrazioni dell'elicottero, pertanto l'uso di rotori a due pale è limitato. Per calcolare la forza di spinta di un'elica tripala è necessario sommare la spinta di tre pale poste a 120° l'una dall'altra in azimut. Calcoli matematici elementari mostrano che per le eliche a tre o più pale la componente variabile scompare e la spinta totale diventa un valore costante, indipendente dall'azimut.
È molto importante notare che la forza di spinta totale di un rotore con pale fissate rigidamente al mozzo durante il soffiaggio obliquo non coincide con l'asse di rotazione, ma è spostata verso le pale che si muovono verso il flusso d'aria. Ciò è spiegato dal fatto che la forza di sollevamento delle pale che si muovono verso il flusso è maggiore di quella delle pale che si muovono nella direzione del flusso e, come risultato dell'addizione geometrica, la risultante delle forze di sollevamento viene spostata verso il flusso. pale che si muovono verso il flusso. La forza di spinta spostata del rotore principale crea un momento di ribaltamento (rotolamento) rispetto al centro di gravità dell’elicottero (Fig. 1.43). Un rotore principale con pale fissate rigidamente inevitabilmente capovolgerebbe l'elicottero se tentasse di creare una significativa velocità di avanzamento.
Oltre al momento sbandante, che tende a ribaltare l'elicottero rispetto all'asse longitudinale, con soffio obliquo del rotore principale, si crea anche un momento longitudinale, che ruota il piano di rotazione del rotore principale rispetto all'asse trasversale per aumentare la angolo di attacco. Il verificarsi di questo momento è spiegato dal fatto che le condizioni di flusso attorno alle pale vicino all'azimut di 180° sono migliori che all'azimut di 360°. Di conseguenza, il punto di applicazione della forza di spinta dell'elica viene spostato in avanti rispetto all'asse di rotazione, il che porta alla formazione di un momento cooperante. L'entità del momento longitudinale della pala elastica aumenta ulteriormente a causa della flessione verso l'alto delle pale sotto l'azione delle forze di sollevamento dovuta al fatto che il flusso in arrivo agisce dal basso sulla pala situata nella regione di azimut di 180°, mentre nella fig. 1.43.

Il verificarsi di un momento di ribaltamento in un'elica con pale fissate rigidamente
la lama situata nella zona di azimut 0° è in alto (Fig. 1.44). L'eliminazione dell'influenza dannosa del ribaltamento e dei momenti longitudinali viene effettuata da una sospensione incernierata

lame.
§ 6. Resistenza del rotore in flusso obliquo
Il piano spazzato dal rotore è considerato una superficie portante. Questa superficie crea portanza e resistenza a causa del flusso d'aria in arrivo. La resistenza del rotore principale, per analogia con l'ala, è costituita da profilo e induttiva.
Nel flusso assiale, la resistenza del profilo delle pale in tutti gli azimut è la stessa e la loro risultante è zero.

Il significato fisico della comparsa della resistenza del profilo in obliquo
il flusso può essere rappresentato come segue.
Durante un giro, la resistenza della lama cambia periodicamente,
raggiungendo il suo massimo ad azimut 90° e il minimo ad azimut 270°. La differenza di resistenza tra le pale “in avanzamento” e “in ritirata” produce una forza diretta nella direzione opposta al movimento dell'elicottero. Questa forza è la resistenza del profilo del rotore principale X pr (Fig. 1.45). La reattanza induttiva del rotore principale può essere spiegata allo stesso modo
per gli stessi motivi di quando si scorre attorno ad un'ala, cioè la formazione di vortici, che consumano l'energia del flusso. La resistenza frontale del rotore principale è costituita da profilo e induttività X nv = X pr + X in
L'entità della resistenza del rotore principale dipende dalla forma del profilo delle pale, dall'angolo di installazione, dal numero di giri, dalla velocità di volo e dall'angolo di attacco del rotore principale.
La resistenza del rotore principale deve essere presa in considerazione quando si vola in modalità di rotazione.

§ 7. Zona a flusso inverso
Quando la lama si muove in azimut Ф = 180-:-360°, le sezioni della pala situate vicino al calcio si muovono non dal bordo di attacco, ma dal bordo di flusso. Anzi, in azimut

270° tale flusso avverrà attorno a tutte le sezioni della pala situate dall'asse di rotazione al punto della pala in cui v = wr, cioè al punto in cui la velocità periferica è uguale alla velocità di volo (Fig. 1.46) . A causa della direzione opposta di queste velocità, la velocità totale
il flusso attorno a questo punto è zero (Wr = 0).
Dati vari valori di φ, è facile ricavarlo da quest’ultimo
espressioni per la zona di flusso inverso. È facile verificare che questa zona rappresenta un cerchio di diametro d = V/w, situato su un disco spazzato dal rotore principale (Fig. 1.46).
La presenza di una zona di flusso inverso è un fenomeno negativo. La parte della pala che passa attraverso questa zona crea una forza verso il basso, che riduce la spinta del rotore e porta ad un aumento della spinta

vibrazioni delle pale e dell'intero elicottero. All'aumentare della velocità di volo, aumenta la zona di flusso inverso.
La dimensione della zona di flusso inverso può essere stimata dal coefficiente di caratteristiche della modalità operativa del rotore principale m
Il coefficiente caratteristico della modalità operativa del rotore principale è inteso come il rapporto tra la velocità di traslazione e la velocità periferica
velocità della sezione terminale della lama.
Il coefficiente mostra in quale parte della lama si trova
azimut 270°, situato nella zona di flusso inverso. Per esempio,
se m = 0,25, allora d = 0,25 R. Ciò significa che la quarta parte della pala funziona in condizioni inverse
flusso attorno e il diametro della zona di flusso inverso è pari al 25% del raggio del rotore.
§ 8 Perdite di energia dal rotore principale. Efficienza relativa dell'elica
Nel ricavare la formula per la spinta di un'elica ideale (§ 3 di questo capitolo), abbiamo trascurato tutti i tipi di perdite. Quando un'elica reale funziona in condizioni operative, circa il 30% della potenza richiesta per ruotarla viene spesa per superare la resistenza del profilo delle pale. L'entità delle perdite del profilo dipende dalla forma del profilo e dalle condizioni della superficie.
Analizzando il funzionamento di una vite ideale, abbiamo assunto che la velocità induttiva in tutti i punti dell'area spazzata sia la stessa. Ma non è vero. In prossimità della pala, la velocità indotta è maggiore che negli spazi tra le pale. Inoltre, la velocità indotta varia lungo la lama, aumentando all'aumentare del raggio della sezione, a causa dell'aumento della velocità circonferenziale della sezione (Fig. 1.47). Pertanto, il campo delle velocità indotte creato dal rotore non è uniforme.

I flussi d'aria adiacenti si muovono a velocità diverse, per cui, a causa dell'influenza della viscosità dell'aria, si verificano perdite dovute a irregolarità del flusso o perdite induttive, pari a circa il 6% della potenza richiesta. Un modo per ridurre queste perdite è torcere geometricamente le pale.
Il rotore principale non solo emette una massa d'aria, creando così la spinta, ma fa anche girare il getto. Le perdite dovute alla rotazione del getto sono circa lo 0,2% della potenza fornita all'elica.
A causa della differenza di pressione sotto e sopra il piano di rotazione del rotore, l'aria fluisce dal basso verso l'alto lungo la circonferenza del disco del rotore. Per questo motivo un certo anello stretto situato attorno alla circonferenza del piano spazzato dal rotore principale non partecipa alla creazione della spinta (Fig. 1.48). Anche le parti di testa delle lame, dove si trovano i punti di attacco, non partecipano alla creazione della forza di trazione. In totale, le perdite alle estremità e di testa rappresentano circa il 3% della potenza richiesta.
A causa della presenza delle perdite elencate, la potenza necessaria per far ruotare un'elica reale, creando una spinta pari alla spinta di un'elica ideale, è maggiore.
Si può giudicare quanto successo abbia questa o quella vera elica dal punto di vista di garantire un minimo di perdite

in base all'efficienza relativa del rotore principale g| 0, che è il rapporto tra la potenza necessaria per respingere l'aria e produrre una determinata spinta e la potenza effettivamente spesa per far ruotare un'elica reale creando la stessa spinta.

§ 9. Sospensione incernierata delle pale del rotore
Nel § 2 di questo capitolo si è sottolineato che i rotori sono dotati di cerniere assiali, che servono a modificare il passo dell'elica in volo. Il cambiamento di passo si ottiene ruotando le pale attorno alle cerniere assiali all'interno? = 0-15° Oltre alle cerniere assiali, le viti hanno cerniere orizzontali e verticali.
La cerniera orizzontale (HS) consente alla lama di deviare sul piano verticale. Grazie a
Questa cerniera consente alla lama di oscillare verso l'alto quando si muove contro il flusso e verso il basso quando si muove nella direzione del flusso. Pertanto, la cerniera orizzontale consente alle lame di eseguire movimenti di sbattimento.
L'angolo tra l'asse della pala e il piano del mozzo dell'elica è chiamato angolo di sbattimento?. Con-
strutturalmente, la deflessione della lama rispetto alla cerniera orizzontale è limitata da arresti (fino a
25-30°, in basso 4-8°). Nonostante la presenza di movimenti di sbattimento in volo, la lama non tocca gli arresti, poiché l'intervallo degli angoli di sbattimento è inferiore all'angolo tra gli arresti. La lama tocca gli arresti solo quando si verifica un forte calo di velocità e, di conseguenza, quando si verifica una diminuzione inaccettabile della forza centrifuga della lama.
Quando l'elicottero è parcheggiato, quando il rotore principale non gira o ruota a bassa velocità, le estremità delle pale si piegano a causa del loro peso e se la pala appoggia contro il fermo inferiore si verifica un colpo alla trave di coda o alla fusoliera. possibile. Pertanto, oltre al fermo inferiore, è presente anche uno speciale limitatore di sbalzo, che alle basse velocità impedisce alla pala di abbassarsi eccessivamente e di colpire l'elicottero.
All'aumentare della velocità, quando le forze aerodinamiche piegano le estremità delle pale verso l'alto, il limitatore di sbalzo viene disattivato, dopodiché la pala può eseguire movimenti di battito fino al punto di arresto inferiore.
La cerniera verticale (VH) garantisce la deflessione della lama rispetto alla boccola nel piano
rotazione della vite. Di seguito verrà mostrato che quando il rotore principale ruota, la lama può spostarsi dalla posizione neutra (radiale) indietro o in avanti con una certa angolazione. Questo angolo è chiamato angolo di ritardo (anticipo) ed è indicato con la lettera ?. L'entità di questo angolo è limitata dagli arresti. La lama può ruotare all'indietro? = 10-:-18° e avanti di? = 6-:-8°*.
La presenza di cerniere orizzontali e verticali apporta un cambiamento significativo nel funzionamento del portante
vite

* Nelle descrizioni tecniche, il valore dell'angolo di ritardo (avanzamento) è fornito non rispetto alla posizione radiale della lama, ma rispetto alla perpendicolare alla cerniera orizzontale.
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Innanzitutto è necessario notare la formazione del cosiddetto cono (tulipano) dovuto al fatto che sotto l'azione delle forze di sollevamento le pale deviano rispetto alle cerniere orizzontali e si sollevano sopra il piano di rotazione del mozzo. In secondo luogo, a causa dei movimenti di sbattimento, le forze di sollevamento delle pale in diversi azimut vengono equalizzate, il che consente di eliminare il ribaltamento e il beccheggio dell'elicottero durante il volo in avanti. Infine, le sezioni di testa delle pale vengono scaricate dai grandi momenti flettenti che si verificano quando le pale sono rigidamente incastrate.
§ 10. Cerniera orizzontale (HS)
Consideriamo l'equilibrio della lama rispetto alla cerniera orizzontale, cioè le forze che agiscono sulla lama
bocca su un piano perpendicolare al piano di rotazione (Fig. 1.49).

In questo piano, sulla lama agiscono le seguenti forze: (Gl - peso; Yl - forza di sollevamento; Fc. b -
forza centrifuga.
La forza di sollevamento è 10-15 volte il peso della lama. La maggiore è la forza centrifuga, che supera di 100-150 volte il peso della lama. In una posizione di equilibrio, la somma dei momenti di tutte le forze che agiscono sulla lama rispetto all'albero principale dovrebbe essere uguale a zero. In altre parole, la risultante di queste forze deve passare attraverso l'asse dell'albero principale.
Quando ruota, la pala descrive una superficie prossima a un cono, e quindi l'angolo di sbattimento è chiamato angolo di rastremazione.

Con flusso assiale, passo e giri costanti, il valore dell'angolo
La conicità è abbastanza definita. Se, ad esempio, aumenti

passo della lama, quindi sotto l'influenza del momento maggiore derivante dalla forza di sollevamento la lama inizierà a deviare nella direzione dell'aumento dell'angolo di sbattimento.
All'aumentare dell'angolo di oscillazione, aumenta contemporaneamente anche il momento
forza centrifuga che impedisce alla lama di deviare e, una volta ristabilito l'equilibrio, la lama ruoterà con un ampio angolo di sbattimento.
Con flusso obliquo in azimut 0-180° la lama si muove verso il flusso e in azimut 180-360° nella direzione del flusso. La pala che si muove verso il flusso riceve un aumento della forza di sollevamento e sbatte verso l'alto, poiché il momento della forza di sollevamento risulta essere maggiore del momento della forza centrifuga (il momento della forza peso viene trascurato a causa dei suoi piccoli valori).
Quando la pala si muove nella direzione del flusso, la forza di portanza diminuisce e sotto l'influenza del momento
forza centrifuga lo fa sbattere verso il basso. Pertanto, in un giro la lama oscilla verso l'alto e
oscillare verso il basso.
La velocità del flusso è massima ad azimut 90° e quindi qui l'aumento della portanza è maggiore.
La forza di portanza più bassa sarà ad azimut 270°, dove la velocità del flusso è minima e l'influenza della zona di flusso inverso è più pronunciata. Tuttavia, a causa della presenza dell'albero principale e dei movimenti di sbattimento delle pale, l'aumento e la diminuzione delle forze di sollevamento negli azimut indicati sono relativamente piccoli. Ciò è spiegato dai cambiamenti negli angoli di attacco delle lame battenti. Infatti, quando la lama si alza, l'angolo di attacco diminuisce, mentre quando la lama si abbassa, aumenta (Fig. 1.50). Per questo motivo, l'entità delle forze di sollevamento in azimut è equalizzata, il che praticamente elimina i momenti sbandanti e longitudinali che agiscono sull'elicottero.

Di conseguenza va detto che lo scopo delle cerniere orizzontali è quello di equalizzare le forze di sollevamento delle pale in tutti gli azimut e di scaricare le sezioni di calcio dai momenti flettenti. Le cerniere orizzontali sono strutturalmente distanziate dall'asse di rotazione dell'elica di una certa distanza Lgsh (Fig. 1.51). Nel flusso assiale l'asse del cono di rotazione e l'asse del manicotto coincidono. Pertanto, le forze centrifughe delle pale Fcb, applicate condizionatamente all'albero principale, sono reciprocamente bilanciate. Nel flusso obliquo, l'asse del cono e l'asse del manicotto non coincidono e le forze centrifughe giacciono su piani diversi (paralleli). Queste forze su un certo braccio c creano un momento M g. w = FcbS, che migliora la controllabilità dell'elicottero. Inoltre, quando l'elicottero viene deviato accidentalmente rispetto all'asse longitudinale o trasversale, questo momento ha un effetto smorzante, cioè è diretto nella direzione opposta alla deflessione, il che migliora la stabilità dell'elicottero.

§ 11. Collasso del cono di rotazione durante il soffio obliquo
Nel paragrafo precedente è stato indicato che, a causa della presenza di cerniere orizzontali, le alette oscillano verso l'alto in azimut 0-180°, e verso il basso in azimut 180-360°. In realtà, l'immagine del movimento delle pale sembra un po' più complicata. A causa del fatto che le pale hanno massa, un aumento dell'angolo

lo sbattimento per inerzia continua non fino a 180° di azimut, ma un po' oltre, diminuisce - non a 360°, ma anche un po' oltre Inoltre, vicino all'azimut 180° l'aria fluisce verso la pala dal basso, e vicino all'azimut 360° dall'alto, il che contribuisce ulteriormente ad un continuo aumento dell'angolo di sbattimento vicino all'azimut di 180° e ad una diminuzione dell'angolo di sbattimento vicino all'azimut di 360°.
La Figura 1.52a mostra la curva sperimentale della dipendenza dell'angolo di sbattimento dall'azimut, ottenuta sull'installazione B-1. Per il modello testato di un rotore principale con pale rigide ad una velocità di soffiaggio obliquo di 20 m/sec, l'angolo di battitura massimo era in azimut 196° e il minimo era in azimut 22°. Ciò significa che l'asse del cono di rotazione è inclinato indietro e verso sinistra. Il fenomeno della deviazione dell'asse del cono di rotazione del rotore durante il flusso obliquo è chiamato ostruzione del cono di rotazione (Fig. 1.53).

Teoricamente, il cono del rotore principale si inclina all'indietro e verso sinistra durante il soffiaggio obliquo. Questo blocco è confermato dall'esperimento di cui sopra. Tuttavia la direzione del collasso laterale è significativamente influenzata dalla deformazione delle lame e dalla separazione delle cerniere orizzontali. La pala del rotore principale non ha una rigidità sufficiente ed è influenzata dalle forze che agiscono su di essa.
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gravemente deformato: pieghe e torsioni. La torsione avviene nella direzione degli angoli di attacco decrescenti, e quindi l'oscillazione verso l'alto si ferma prima (Ф = 160°). Di conseguenza anche l'oscillazione verso il basso si ferma prima (φ = 340°).
La Figura 1.52, b mostra la curva sperimentale della dipendenza dell'angolo di oscillazione a dall'azimut, ottenuta sull'installazione V-2. Durante il test di un modello di elica con pale flessibili, l'angolo di sbattimento massimo è stato ottenuto ad azimut φ = 170° e il minimo ad azimut φ = 334°. Pertanto, negli elicotteri reali, il cono di rotazione si inclina all'indietro e verso destra. Il valore dell'angolo di stallo dipende dalla velocità di volo, dal passo dell'elica e dal numero di giri. All'aumentare del passo e della velocità dell'elica e al diminuire della velocità, l'albero del cono di rotazione aumenta.
Gli elicotteri moderni vengono controllati inclinando il cono di rotazione nella direzione di movimento dell'elicottero. Ad esempio, per andare avanti, il pilota devia l'asse del cono del rotore in avanti (usando il piatto oscillante). L'inclinazione del cono è accompagnata da un'inclinazione della spinta del rotore principale nella direzione corrispondente, che fornisce la componente necessaria per spostare l'elicottero (Fig. 1.32). Tuttavia, non appena la velocità di volo inizia ad aumentare, a causa del flusso obliquo, il cono cade indietro e di lato. L'effetto del collasso del cono viene contrastato da un ulteriore movimento dello stick di controllo dell'elicottero.
§ 12. Cerniera verticale (VH)
Per fare in modo che sia necessario installare, oltre a quella orizzontale, anche una sfera verticale
nir, considerare le forze che agiscono sulla lama nel piano di rotazione.
Quando l'elica ruota, le forze di resistenza rotazionale Q l agiscono sulle sue pale nel piano di rotazione. In modalità hovering, queste forze saranno le stesse in tutti gli azimut. Quando attorno all'elica c'è un flusso obliquo, la resistenza della pala che si muove verso il flusso è maggiore di quella della pala che si muove nella direzione del flusso. La presenza di cerniere orizzontali e di movimenti di sbattimento delle pale aiuta a ridurre questa differenza (dovuta all'equalizzazione degli angoli di attacco), ma non ad eliminarla completamente. Pertanto, la forza di resistenza rotazionale è una forza variabile che carica le parti radicali delle pale.
Quando la velocità cambia, le forze inerziali agiscono sulle pale del rotore principale; quando la velocità aumenta, sono dirette contro la rotazione, mentre quando la velocità diminuisce, sono dirette verso la rotazione del rotore. Forze d'inerzia possono anche verificarsi con rotazioni costanti del mozzo del rotore a causa del flusso irregolare dell'aria che scorre sul disco del rotore, che porta ad un cambiamento delle forze aerodinamiche e ad un'ulteriore tendenza delle pale a muoversi rispetto al mozzo. In volo, le forze inerziali sono relativamente piccole. Tuttavia, a terra in questo momento la portaerei inizia a girare su se stessa
Le forze d'inerzia dell'elica raggiungono valori elevati e, se la trasmissione viene inserita bruscamente, possono portare anche alla rottura delle pale.
Inoltre, la presenza di cerniere orizzontali che forniscono movimenti di sbattimento delle pale porta al fatto che il baricentro della pala si avvicina e si allontana periodicamente dall'asse di rotazione dell'elica (Fig. 1.54).

Basato sulla legge di conservazione dell'energia, l'energia cinetica di un vettore rotante
l'elica deve rimanere costante indipendentemente dal movimento di sbattimento della pala (le variazioni di altri tipi di energia vengono trascurate). L'energia cinetica di un'elica rotante è determinata dalla formula:

dove m è la massa delle pale rotanti;
w-
velocità angolare di rotazione della lama,
distanza g dall'asse di rotazione al baricentro della lama;

La formula mostra che a energia cinetica costante, l'avvicinamento del baricentro della pala all'asse di rotazione (oscillazione verso l'alto) dovrebbe essere accompagnato da un aumento della velocità angolare di rotazione e dall'allontanamento del baricentro di la lama dall'asse di rotazione (oscillazione verso il basso) dovrebbe essere accompagnata da una diminuzione della velocità angolare di rotazione. Questo fenomeno è ben noto ai ballerini che aumentano la velocità di rotazione del proprio corpo avvicinando bruscamente le braccia al corpo (Fig. 1.55). Le forze sotto l'influenza delle quali la velocità angolare di rotazione aumenta o diminuisce quando cambia il momento di inerzia del sistema rotante si chiama Coriolis.

Quando le pale sbattono verso l'alto, le forze di Coriolis sono dirette nella direzione di rotazione del rotore principale, mentre quando le pale sbattono verso il basso, sono dirette contro di esso.
Le forze di Coriolis che si verificano durante i movimenti di sbattimento raggiungono valori significativi e caricano in modo variabile le parti della radice delle pale
momenti flettenti agenti nel piano di rotazione del rotore principale.
Pertanto, l'installazione di cerniere orizzontali, che ha consentito
eliminare il trasferimento dei momenti flettenti al mozzo dell'elica e scaricare le parti di testa delle pale nel piano di sbattimento, provocando allo stesso tempo fenomeni indesiderati associati al verificarsi di forze di Coriolis che caricano le parti di radice delle pale con un momento variabile nel piano di rotazione. Il momento alternato delle forze di Coriolis viene trasmesso ai cuscinetti dell'albero principale, al mozzo del rotore principale e all'albero motore, causando carichi alternati, che portano all'usura accelerata dei cuscinetti principali principali e alle vibrazioni
elicottero.
Per scaricare le parti radicali delle pale dai momenti flettenti alternati che agiscono nel piano di rotazione e le boccole dai carichi alternati che provocano le vibrazioni dell'elicottero, sono installate cerniere verticali che nel piano di rotazione del rotore forniscono movimenti oscillatori del lame.
Oltre alle forze considerate, sulla pala nel piano di rotazione agisce anche la forza centrifuga.
In presenza di una cerniera verticale e di un campo di velocità uniforme del flusso d'aria in entrata nella modalità
la lama in bilico resta indietro rispetto alla posizione radiale di un certo angolo?. La Figura 1.56 mostra l'entità dell'angolo di ritardo?, determinato dall'uguaglianza dei momenti:

Fts.bLts.b =Ql LQ.
Quando si passa al volo con velocità di traslazione, alle forze aerodinamiche vengono aggiunte forze inerziali e di Coriolis variabili e anche le forze aerodinamiche stesse diventano variabili. Sotto l'influenza di queste forze, la pala esegue un movimento complesso, costituito da un movimento rotatorio, traslazionale (insieme all'elicottero), un volano rispetto all'albero principale e un movimento oscillatorio rispetto all'albero principale.
Se è presente un VSC, la lama ruota su

Qualche angolo di ritardo? (Fig. 1.57, a). In questo caso la pala è posizionata in modo che la risultante delle forze aerodinamiche e centrifughe N sia diretta lungo il suo asse. Trasferendo la risultante sull'asse dell'albero principale e dividendola nelle forze A e B, ci assicuriamo che i cuscinetti dell'albero principale non siano caricati equamente. Infatti, in presenza di una forza A, come
i cuscinetti GSH anteriori e posteriori verrebbero caricati con gli stessi carichi radiali. Tuttavia, la forza
B, scaricando il cuscinetto posteriore, carica ulteriormente quello anteriore, provocando un'usura irregolare dei cuscinetti. Inoltre, la forza B, che è assiale per la GS, richiede l'installazione di cuscinetti reggispinta.
Per avvicinare le condizioni operative dei cuscinetti principali alle condizioni di carico simmetrico, viene applicato uno spostamento
L'albero principale rispetto alla boccola è in rotazione in avanti (Fig. 1.57, b). In questo caso, c'è un angolo di ritardo?
porta al fatto che l'asse della pala si trova approssimativamente perpendicolare all'asse dell'albero principale.

Poiché le cerniere verticali consentono alle pale di eseguire movimenti oscillatori nel piano di rotazione del rotore principale, per evitare la possibilità di aumentare l'ampiezza di queste vibrazioni sul rotore

I rotori dei moderni elicotteri sono dotati di smorzatori speciali: smorzatori di vibrazioni. Gli ammortizzatori sono di tipo frizionale o idraulico. Il principio di funzionamento di entrambi è convertire l'energia vibrazionale in energia termica, che viene poi dissipata nello spazio circostante.
A terra, prima di avviare il motore e far girare il rotore principale, le sue pale devono essere posizionate sui supporti anteriori dell'elica. Questo viene fatto per ridurre l'accelerazione angolare (forza di inerzia) delle pale nel momento iniziale di rotazione.
La rotazione irregolare delle pale rispetto all'elica provoca uno spostamento del baricentro del rotore principale dall'asse di rotazione. Di conseguenza, quando l'elica ruota, si verifica una forza d'inerzia che provoca la vibrazione (oscillazione) dell'elicottero.
Questo fenomeno costituisce un pericolo particolare quando il rotore principale funziona a terra, poiché la frequenza propria di un elicottero su un telaio elastico può essere pari o multiplo della frequenza della forza motrice, il che porta a vibrazioni comunemente chiamate vibrazioni terrestri. risonanza.
§ 13. Compensazione dell'oscillazione
Come è noto, la causa principale del collasso del cono del rotore sono i movimenti di sbattimento delle pale durante il flusso obliquo. Maggiore è l'angolo massimo di oscillazione verso l'alto, maggiore è il collasso del cono di rotazione. La presenza di una grande ostruzione del cono è indesiderabile, poiché richiede un'ulteriore deflessione delle leve di comando per compensare l'ostruzione durante il controllo dell'elicottero in volo in avanti. Pertanto è necessario che l'equilibrio dei momenti relativi all'albero principale venga stabilito ad un'ampiezza minore dei movimenti di oscillazione.
Per garantire che l'ampiezza dei movimenti di oscillazione rientri nella tolleranza, viene utilizzata la compensazione dell'oscillazione. Il principio della compensazione dello sbattimento è che il punto di attacco del braccio di comando (A) non è installato sull'asse della cerniera orizzontale, ma è spostato verso la lama (Fig. 1.58).

Se il punto A non si trova sull'asse della cerniera orizzontale ed è immobile, quando si oscilla verso l'alto, l'angolo di installazione, e quindi l'angolo di attacco della lama, diminuisce e quando si oscilla verso il basso aumenta. A causa dei cambiamenti negli angoli di attacco quando la pala sbatte, si creano forze aerodinamiche che impediscono l'aumento dell'ampiezza dei movimenti di sbattimento.
L'efficacia della compensazione dipende in gran parte dal tan ?1 (Fig. 1.58), chiamato caratteristica di compensazione del battito d'ali. Maggiore è il tan ?1, maggiore sarà l'angolo di variazione dell'angolo di installazione della pala durante lo sbattimento. Di conseguenza, all'aumentare del tan ?1, aumenta l'efficienza della compensazione dello sbattimento.
C'è un angolo di ritardo? quando si installa una cerniera verticale, può aumentare l'ampiezza dei volani
movimenti (Fig. 1.59). Quando la pala viene deviata attorno all'elica di un angolo? il bordo d'attacco (punto A) sarà più lontano dal cannone principale rispetto al bordo d'uscita (punto B). Pertanto, quando si batte, il percorso del punto A è maggiore del percorso percorso dal punto B, per cui, quando si batte verso l'alto, l'angolo di attacco della lama aumenta, e quando si batte verso il basso, l'angolo di attacco della lama la lama diminuisce.

Pertanto, l'angolo di ritardo contribuirà alla comparsa di ulteriori forze aerodinamiche sulla pala, tendendo ad aumentare l'ampiezza dei movimenti di sbattimento. Pertanto è particolarmente consigliabile utilizzare la compensazione dello sbattimento delle lame con cerniera verticale.

§ 14. Coppia del rotore
Quando il rotore principale ruota, sulle sue pale agiscono le forze di resistenza dell'aria, che creano un momento di resistenza alla rotazione rispetto all'asse del rotore. Per superare questo momento, la coppia viene fornita all'albero del rotore principale sugli elicotteri azionati meccanicamente da un motore installato nella fusoliera. La coppia viene trasmessa attraverso la scatola del cambio principale all'albero del rotore principale. In conformità con la terza legge della meccanica (la legge dell'uguaglianza di azione e reazione), si genera una coppia reattiva, che viene trasmessa attraverso i principali punti di attacco del cambio alla fusoliera dell'elicottero e tende a ruotarla nella direzione opposta alla coppia. La coppia e la coppia reattiva, indipendentemente dalla modalità operativa dell'elica, sono sempre uguali in grandezza e opposte nella direzione Mkr = Mr.
Se i motori sono montati sulle pale stesse è ovvio che non vi è alcuna coppia di reazione. Reattivo
non c'è coppia nemmeno nella modalità autorotante del rotore principale, cioè in tutti i casi quando la coppia
la coppia non viene trasmessa all'albero del rotore principale dal motore installato nella fusoliera.
In precedenza è stato detto che il bilanciamento della coppia di reazione sugli elicotteri monorotore con azionamento meccanico viene effettuato dal momento creato dalla spinta del rotore di coda rispetto al centro di gravità dell’elicottero.
Negli elicotteri birotore, la compensazione dei momenti di reazione di entrambi i rotori principali si ottiene ruotando i rotori in direzioni diverse. Inoltre, per mantenere l'uguaglianza dei momenti reattivi diretti in modo opposto di entrambe le viti, le viti sono realizzate esattamente allo stesso modo con una precisa sincronizzazione dei loro giri.

La potenza trasmessa al rotore principale è pari a
Dalla formula è chiaro che minore è la velocità del rotore, maggiore è la coppia, e di conseguenza
valido e reattivo.
Il numero di giri del rotore principale di un elicottero è significativamente inferiore al numero di giri dell'elica di un aereo. Pertanto, a parità di potenza del motore, la coppia reattiva del rotore di un elicottero è significativamente maggiore di quella del rotore di un aereo.
Anche la coppia e i momenti reattivi variano a seconda dell'entità della spinta del rotore principale. Ad esempio, per aumentare la forza di spinta di un'elica è necessario aumentarne il passo complessivo. L'aumento del passo dell'elica è accompagnato da un aumento del momento resistente alla sua rotazione. Pertanto all'aumentare del passo dell'elica è necessario aumentare la coppia fornita all'elica. Se ciò non viene fatto, il numero di rotazioni del rotore principale diminuirà, il che porterà ad una diminuzione della spinta del rotore principale.
Pertanto, per aumentare la spinta del rotore, è necessario aumentare non solo il passo dell'elica, ma anche la coppia. A tale scopo, nella cabina di pilotaggio è installata una leva “step-throttle”, cinematicamente collegata al motore e un meccanismo che modifica il passo dell’elica. Quando la leva si muove si verifica una variazione proporzionale della coppia e del passo della vite e contemporaneamente una variazione della coppia reattiva. Su un elicottero monorotore, una variazione nella coppia di reazione richiede una corrispondente variazione nella spinta del rotore di coda per eliminare la virata.

§ 15. Forza di spinta del rotore di coda
L'entità della spinta del rotore di coda (Fig. 1.60) può essere determinata dall'uguaglianza

la potenza consumata dall'elica diminuirà e di conseguenza aumenterà la spinta richiesta creata dal rotore di coda.
Il rotore di coda funziona in condizioni di soffio obliquo, poiché in volo il piano della sua rotazione non è perpendicolare alla direzione del flusso in arrivo.
Quando si soffia obliquamente un'elica rigida, la velocità variabile del flusso la colpisce
le lame causeranno periodicità
una variazione della forza di spinta di ciascuna pala provocherà vibrazioni.
Per equalizzare la forza di spinta delle pale in tutti gli azimut e
scaricare le lame dall'azione
momenti flettenti, le pale di un vero rotore di coda sono fissate al mozzo mediante cerniere orizzontali, che consentono alle pale di compiere movimenti di sbattimento.
La presenza di cerniere assiali nel design del mozzo dell'elica garantisce la rotazione delle pale rispetto all'elica
asse longitudinale, necessario per modificare il passo.
Sugli elicotteri pesanti è possibile installare anche cerniere verticali sui rotori di coda.
§ 16. Potenza disponibile del rotore
Le centrali elettriche dei moderni elicotteri utilizzano motori aeronautici a pistoni o turboelica.
Una caratteristica speciale del funzionamento dei motori aeronautici a pistoni raffreddati ad aria negli elicotteri è
la necessità di soffiaggio forzato delle superfici raffreddate del motore mediante ventilatori speciali. Il raffreddamento forzato dei motori degli elicotteri è associato a insufficienti possibilità di utilizzare la pressione ad alta velocità per il raffreddamento durante il volo in avanti e alla mancanza di pressione in modalità hovering. Gli elicotteri con motori turboelica solitamente hanno ventole installate per raffreddare la scatola del cambio principale, i radiatori dell'olio, i generatori e altre unità. Per azionare i ventilatori, viene spesa parte della potenza del motore Noxl.
Parte della potenza del motore viene spesa per superare l'attrito nella trasmissione che collega il motore
viti Ntr, per la rotazione del rotore di coda Npв e per l'azionamento delle pompe del sistema idraulico e di altre unità
N / a.
Pertanto, la potenza trasmessa al rotore principale è inferiore alla potenza effettiva
Ne sviluppato sull'albero motore.
Se sottraiamo i costi dalla potenza effettiva otteniamo la potenza rotorica disponibile Np
Np= Ne.- Noxl.- Nтp – Npв – Na
Per vari elicotteri Np è 75-85% Ne.
In altre parole, le perdite di potenza per il raffreddamento, la trasmissione, lo sterzo e le unità di propulsione ammontano a
15-25% della potenza effettiva del motore.
La potenza effettiva del motore e la potenza disponibile del rotore dipendono dalla velocità e dall'altitudine
volo, tuttavia, a causa delle basse velocità di volo dell'elicottero, l'influenza della velocità su Ne e Np può essere trascurata.
La natura della variazione della potenza disponibile rispetto all'altitudine di volo dipende dal tipo di motore ed è determinata
le sue caratteristiche altitudinali (Fig. 1.61).

È noto che la potenza di un motore a pistoni senza compressore, a velocità costanti con un aumento
l'altezza diminuisce a causa della diminuzione del carico in peso della miscela aria-carburante in ingresso nei cilindri. Allo stesso modo varia la potenza trasmessa al rotore principale (Fig. 1.61/a).
La potenza di un motore a pistoni dotato di compressore a singola velocità aumenta con l'altitudine rispetto all'altitudine di progetto a causa di un aumento della carica di peso della miscela aria-carburante dovuta ad una diminuzione della temperatura ambiente e ad un migliore spurgo dei cilindri. Aprendo gradualmente la serranda dell'aria del compressore, la pressione di sovralimentazione viene mantenuta costante all'altezza di progetto. All'altitudine di progetto, la serranda dell'aria si apre completamente e la potenza del motore raggiunge il massimo. Al di sopra dell'altezza di progetto, la potenza effettiva, e quindi la potenza disponibile del rotore principale, diminuisce allo stesso modo di un motore senza compressore (Fig. 1.61, b).

Per un motore con compressore a due velocità, la natura della variazione della potenza effettiva e disponibile in funzione dell'altitudine di volo è mostrata in Fig. 1.61, c.
Per un motore turboelica, la natura della dipendenza della potenza disponibile del rotore dall'altitudine di volo è mostrata in Fig. 1.61, G. L'aumento della potenza di un motore turboelica ad una certa altitudine è spiegato dal sistema di controllo adottato, che garantisce un aumento della temperatura dei gas davanti alla turbina ad una certa altitudine.