Нагрузки, действующие на лопасть. несущего винта

При определении параметров лопасти и выборе материалов для ее изготовления одним из основных критериев является величина действую­щих в полете переменных напряжений" и соотношение между этими на­пряжениями, характеризующими усталостную прочность конструкции.

Лопасть вертолета в полете постоянно испытывает растягивающие усилия от действия центробежной силы, периодический изгиб и круче­ние от аэродинамических и инерционных сил, действующих в плоскости взмаха и плоскости вращения. Так, в плоскости взмаха (рис. 99) на ло­пасть действуют следующие силы: подъемная сила Ул, сила веса лопас­ти’ Gjt, центробежная сила Fn и инерционные силы Fин, которые возника­ют за счет изменения ускорения махового движения лопастей. На установившемся режиме полета центробежная сила не изменяет своей величины. Следовательно, напряжения, которые она вызывает, носят постоянный (статический) характер и не являются усталостными. Инер­ционные силы и подъемная сила периодически изменяют свою величину, а поэтому непрерывно изменяются и напряжения изгиба в силовых эле­ментах лопастей.

В плоскости вращения в установившемся поступательном полете на лопасть действуют: центробежная сила Fn, сила лобового сопротивле­ния Qx и сила Кориолиса FK0V. В этом случае центробежная сила также не изменяет своей величины и является постоянной, а силы Кориолиса и сила лобового сопротивления являются переменными.

Таким образом, в плоскости вращения на лопасть действуют посто­янные и переменные нагрузки, вызывающие в силовых элементах ло­пасти изменяющиеся напряжения изгиба, которые являются источника­ми усталостных напряжений.

Несмотря на то что центробежная сила и напряжение, вызываемые ее действием в силовых элементах лопасти, по своей абсолютной вели­чине значительно превышают значение прочих сил и напряжений, ста­тический характер ее действия позволяет весьма точно учитывать эти напряжения и соответствующим образом обеспечивать достаточную прочность лопасти.

Усталостные напряжения по абсолютной величине незначительны, но являются наиболее опасными для прочности лопасти. Установлено, что если лонжерон лопасти, изготовленный из высокопрочного материала, выдерживает на изгиб статическое напряжение до 120—140 кГ/см2, то усталостное напряжение, меньшее по своей величине в 10 раз и более, вызывает его разрушение.

Переменные нагрузки, опасные для прочности лопастей, изменяются в зависимости от режима полета вертолета. Исследования показывают,

что наибольшие переменные напря­жения в лопастях возникают в ос­новном на двух типах режимов — на режимах малых скоростей, когда скорость составляет 20—50 км/ч, и на режимах больших скоростей, ког­да скорость составляет 180—

210 км/ч.

Увеличение переменных напря­жений на малых скоростях объяс­няется значительной неравномер­ностью поля индивидуальных ско­ростей в потоке, протекающем через несущий винт; кроме того, индуктив­ные скорости на этих режимах име­

ют максимальные значения по сравнению со всеми другими режимами. Такая неравномерность индуктивных скоростей приводит к возникнове­нию переменных аэродинамических нагрузок на лопасть. Под действием этих нагрузок лопасть совершает наибольшие изгибные колебания, от­чего в ней и появляются значительные переменные напряжения.

Режимы малых скоростей полета вертолета используются при разго­не, горизонтальном полете с установившейся малой скоростью и на ре­жиме торможения перед посадкой. Обычно наибольшие переменные напряжения возникают на режиме торможения. Значительные по ве­личине напряжения могут возникнуть также и на режиме крутого сниже­ния с малой горизонтальной скоростью.

На больших скоростях полета переменные аэродинамические нагруз­ки возникают главным образом вследствие пульсации относительной скорости потока и изменения углов атаки сечений лопасти по азимуту несущего винта. Неравномерность поля индуктивных скоростей на этих режимах незначительно влияет на величины аэродинамических нагрузок.

Полеты на больших скоростях — это, прежде всего, полеты на крей­серской и максимальной скорости. Наиболее продолжительным режимом обычно является полет на крейсерской скорости и поэтому этот режим накладывает свой отпечаток на выносливость конструкции лопасти и продолжительность ее службы.

Таким образом, поскольку лопасти и основные детали втулки несу­щего винта работают при знакопеременных нагрузках, необходимо вес­ти строгий учет времени работы этих агрегатов при эксплуатации.

Эксплуатация лопастей и втулки несущего винта сверх установленно­го ресурса не допускается.

Основные данные несущего винта

Диаметр винта……………………………………………………………..

Количество лопастей. ……………………………………………………

Направление вращения. ………………………………………………..

Площадь, ометаемая несущим винтом…………………………..

Форма лопасти в плане……………………………………………… . .

Коэффициент заполнения………………………………………………..

Удельная нагрузка на ометаемую площадь………………….

Углы установки лопастей:

минимальный……………………………………………………. . .

максимальный………………………………………………………..

Хорда лопасти……………………………………………………………. . .

Профиль лопасти…………………….. . . …………………………………

Геометрическая крутка………………….. . ……………………………

Вес комплекта лопастей. ……………………………………………….

Углы отклонения триммерных пластин:

вниз………………………………………………………………………

вверх………………………………………………. . …………………….