Файл: Конструкция летательных аппаратов учеб. пособие для студентов инженер.-экон. фак.pdf

Рис. 10.2. Несущий винт и система управлении.

202

Лопасти соединяются со втулкой при помощи трех шарниров: горизонтального 1, вертикального 2 и осевого 3. Шарнирное соединение позволяет лопастям совершать во время полета колебательные (маховые) движения в вертикальном и горизон­ тальной плоскостях п изменять угол установки относительно втулки.

Система управления несущим винтом, изменяя одновре­ менно пли циклически углы установки его лопастей, обеспечи­ вает изменение величины п направления подъемной силы и горизонтальной силы тяги винта. Основным агрегатом системы управления является автомат перекоса, связанный проводкой управления с командными рычагами в кабине — ручкой цик­ лического управления 4 и ручкой общего шага 5.

Автомат перекоса G выполняется в виде шарикового под­ шипника больших размеров, связанного карданной подвеской со скользящей муфтой-ползуном 7, установленной па валу винта. Внешнее, вращающееся вместе с валом винта кольцо автомата перекоса соединено тягами с поводками лопастей. Внутреннее (певращающееся) кольцо связано с ручкой цик­ лического управления.

Перемещение ручки общего шага п связанного с ней ползу­ на автомата перекоса вверх пли вниз изменяет углы установки всех лопастей на одинаковую величину п приводит к измене­ нию величины полной тяги несущего винта.

Наклон колец автомата перекоса вызывает циклическое из­ менение угла установки лопастей за каждый оборот винта. Возникающие при этом аэродинамические силы изменяют траекторию движения лопастей. Плоскость вращения несуще­ го винта и вектора его полной тяги наклоняются в нужном направлении, совпадающем с направлением перемещения руч­ ки циклического управления.

По основным экономическим показателям — стоимости летного часа и себестоимости перевозок — вертолеты значи­ тельно уступают современным самолетам. На снижение эконо­ мичности вертолетов влияют следующие факторы:

!. Невысокие скорости полета (порядка 250—320 км/час), ограниченные условиями работы несущего винта.

2. Наличие в конструкции сложных дорогостоящих агрега­ тов с невысоким ресурсом, таких как несущий винт и редукто­ ры трансмиссии, повышает стоимость производства п эксплуа­ тации вертолетов.

2 0 3

топлива. Несущий винт вертолета с точки зрения аэродинами­ ки эквивалентен круглому крылу малого удлинения (Х== 1,27), что приводит к росту индуктивного сопротивления. Второй причиной, повышающей сопротивление несущего винта, яв­ ляется высокое профильное сопротивление вращающихся ло­ пастей, концевые участки которых работают в области боль­ ших дозвуковых чисел М.

Понижению качества способствует худшая (по сравнению с самолетом) аэродинамическая форма фюзеляжа вертолета, сопротивление втулки и комлевых участков лопастей, сопро­ тивление рулевого винта, наличие на многих вертолетах неубирающегося в полете шасси.

Низкая экономичность вертолетов накладывает определен­ ные ограничения па их использование в гражданской авиации.

Направление дальнейшего развития вертолетов связано с повышением их экономической эффективности. Растут размеры н грузоподъемность вер­ толетов. улучшаются характеристики мх силовых установок, увеличивается

весовая отдача Gn„.

Ведутся работы по упрощению схемы вертолета, а следовательно, и ■снижению стоимости его производства и эксплуатации. Увеличивается на­ дежность и ресурс его агрегатов.

Повышение крейсерской скорости вертолета может быть достигнуто путем' применения убирающегося шасси, установки обтекателей па втулку несущего винта, улучшения аэродинамической формы фюзеляжа, постанов­ кой небольшого дополнительного крыла, разгружающего несущий вннт,- Сочетание крыла с маршевыми двигателями позволяет iдостичь скорости более 500 км/час. Такие комбинированные вертолеты (винтокрылы) имеют весовую отдачу ниже, чем у вертолетов обычной схемы.

Более отдаленной перспективой является применение несущих винтов новых схем, допускающих работу при значительно более .высоких скоро­ стях, использование систем УПС и струйных закрылков на лопастях несу­ щего впита.

§ 3. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ БЕРТОЛЕТОВ, СУВП И СВВП

Высокие крейсерские скорости полета современных транспортных само­ летом привели к ухудшению взлетно-посадочных характеристик.

Увеличение размеров и стоимости аэродромов препятствует расширению аэродромной сети п сферы применения авиации. Современные аэродромы, занимающие огромные площади, располагаются на значительном удалении ■от центра города, что увеличивает время на поездку п аэропорт и из него.

Одним из направлений преодоления указанных недостатков является внедрение в гражданскую авиацию самолетов укороченного и вертикаль­ ного взлета и посадки.

204

Самолеты укороченного излета п посадки (СУВП) используют мощ­ ность двигателей для уменьшения ^ разб и ,1ме,от взлетно-посадочные

дистанции, не превышающие 650 м, что позволяет эксплуатировать их на аэродромах с небольшими ВГ1П.

Самолеты вертикального взлета и посадки (СВВП) взлетают и садятся подобно вертолетам, могут зависать в воздухе. По сравнению с вертолета­ ми они имеют значительно более высокие крейсерские скорости полета.

Стоимость СУВП и СВВП будет выше стоимости обыч 1Ы.х самолетов, но, вследствие повышении рейсовой скорости и мобильности, их эксплуата­ ция может проводиться более интенсивно. Внедрение СУВП и СВВП сни­ зит стоимость аэродромов и уменьшит аэропортовые расходы, так как упро­ стится система управления воздушным движением, уменьшатся простои самолетов к их задержки в аэропортах.

СУВП п СВВП могут иметь единую силовую установку, обеспечиваю­ щую заданные взлетно-посадочные характеристики и крейсерский режим полета или составную силовую установку с раздельными двигателями для создания вертикальной п горизонтальной тяги.

Для иескоростппго СУВП отработанной и проверенной в эксплуатации схемой является схема винтового самолета с единой силовой установкой, состоящей из нескольких ТВД. Способность к короткому взлету достигает­ ся применением крыла с мощной механизацией, полностью обдуваемого винтами.

Скоростные СУВП и СВВП ближайшего будущего будут, вероятно, иметь составные силовые установки, состоящие из маршевых двигателей, подобранных для крейсерских режимов полета н большого числа облегчен­ ных подъемных двигателей, используемых для создания вертикальной тяги при взлете и посадке.

Обеспечение вертикального взлета и посадки связано с дополнительны­ ми энергетическими затратами н снижением весовой отдачи летательного аппарата. Увеличение потребной тягонооружешюстн повышает вес силовой установки; работа двигателей на повышенных режимах при вертикальном взлете, посадке и висеини приводит к существенному росту расхода топлива.

Со значительно меньшими потерями осуществляется укороченный взлет и посадка. Поэтому, если условия эксплуатации летательного аппарата по­ зволяют обходиться без режима впеенин и имеется достаточно разветвлен­ ная сеть аэропортов с небольшими ВПП, наиболее эффективным решением воздушно-транспортной проблемы являются СУВП. Вертолет может, подоб­ но СУВП, излетать с небольшим разбегом, что позволяет довести весовую отдачу вертолета до 50% и выше. По скорости полета и по расходам топ­ лива вертолет п в этом случае будет уступать СУВП, но вертолету понадо­ бится ВГ1П .меньшей длины.

Если требуется выполнять задачи, связанные с вертикальным подъемом большого груза или с длительной работой на режиме внеення, наиболее экономичным летательным аппаратом является вертолет.

Преимуществом СВВП перед вертолетом является возможность полета со значительно более высокими крейсерскими скоростями н более высокое аэродинамическое качество в крейсерском полете.

В прогнозах на будущее вертолетам отводится важное место в транс­ портных перевозках на дальность до 400 км. На больших дальностях полу­ чат предпочтение СВВП с поворотным крылом, СВВП с подъемными венти­ ляторами п СВВП с подъемными двухконтурными двигателями.

2 0 5