Лопасти несущего винта

Лопасти несущего винта — цельнометаллической конструкции, изго­товлены с применением клеевых соединений. Основой конструкции лопасти является лонжерон, образующий носовую часть профиля лопас­ти. К лонжерону на клее ВК-3 крепится хвостовая часть лопасти, образованная 20 отдельными отсеками с сотовым заполнителем.

Для предотвращения перетекания воздуха из области высокого дав­ления под лопастью в область низкого давления над лопастью между отсеками хвостовой части вклеены вкладыши из пенопласта ФК-40, об­клеенные по контуру губчатой резиной.

Отсеки лопасти обеспечивают передачу аэродинамических и инерци­онных нагрузок на лонжерон и при выбранной конструкции только не­значительно взаимодействуют между собой при изгибе лопасти.

Рис. 100. Общий вид лопасти в плане

Лопасти несущего винта имеют пневматическую систему сигнализа­ции повреждения лонжеронов и оборудованы противообледенительной системой электротеплового действия.

Геометрические характеристики лопасти. Лопасти несущего винта (рис. 100) выполнены прямоугольной формы в плане с хордой, равной 400 мм; контуры поперечных сечений лопасти образованы следующим образом: профиль лопасти с сечения № 1 по № 4 на участке 0—40% хорды соответствует профилю NACA-230-13M с увеличением всех его ординат по 1 мм вверх и вниз от хорды; на участке 40—100% —профиль NACA-230-13.5M с модифицированной хвостовой частью; с сечения № 5 по № 13 — профиль NACA-230-13M с модифицированной хвостовой частью; с сечения № 14 по № 21—профиль NACA-230-13 без модифи­кации. Профили отсеков № 4 и 13 переходные (по линейному закону) между профилями смежных с ними отсеков.

Номера сечений совпадают с номерами отсеков по комлевой их части.

Известно, что профиль лопастей несущего винта вертолета должен иметь небольшое перемещение центра давления по хорде при изменении углов атаки (шага винта). Это необходимо для того, чтобы перемещение центра давления назад не создавало на профиле пикирующий момент, закручивающий лопасть на уменьшение углов атаки и подъемной силы несущего винта.

У симметричных профилей на летных углах атаки центр давления почти не перемещается, поэтому для лопастей несущего винта вертоле­та Ми-2 выбран двояковыпуклый профиль NACA-230-13, близкий к сим­метричному. Для получения еще лучших характеристик применен моди­фицированный профиль NACA-230-13M. Модификация заключается в том, что хвостик профиля приподнят вверх. Применение такого профиля для лопастей несущего винта исключает возможность затягивания вер­толета в пикирование на допустимых в эксплуатации скоростях полета. Аэродинамические данные профиля характеризуются следующими пара­метрами: угол атаки нулевой подъемной силы равен1— 1,2°, наивыгодней­ший угол атаки 4,5°; максимальное аэродинамическое качество при наи­выгоднейшем угле атаки (4,5°) равно 21,8; критический угол атаки около 12° (при этом максимальный коэффициент подъемной силы су=1,29).

Лопасть имеет отрицательную геометрическую крутку б.

Геометрической круткой лопасти называется разность между устано­вочными углами сечений у корня лопасти и у конца. Эта разность на любом шаге винта остается постоянной.

Применение геометрической крутки приводит к росту подъемной си­лы лопасти, что в свою очередь увеличивает тягу несущего винта на всех режимах, а следовательно, позволяет увеличить полезную нагрузку вертолета. Кроме того, геометрическая крутка увеличивает критиче­скую скорость по срыву потока, разгружает концевую часть лопасти от больших аэродинамических нагрузок, распределяя их по длине лопасти более равномерно, а также увеличивает к. п. д. несущего винта.

Коэффициент заполнения несущего винта определяется отношением площади всех лопастей к площади, ометаемой несущим винтом, и для вертолета Ми-2 равен 0,0527. Коэффициент заполнения показывает, ка­кую часть площади, ометаемой несущим винтом, занимают лопасти и для современных вертолетов устанавливается в пределах от 0,03 до 0,09 (от 3 до 9%). Слишком малый коэффициент заполнения (меньше 3%) ве­дет к ограничению максимальной скорости вертолета, так как при малой площади лопастей для создания необходимой тяги потребуются большие углы установки лопастей, что приведет к срыву потока в азимутальном положении (ф = 270°) на меньшей скорости полета. Слишком большой коэффициент заполнения (свыше 9%) дает большое профильное сопро­тивление из-за большой площади лопастей, что приведет к снижению к. п. д. винта.

Для изменения моментных характеристик лопастей на отсеках № 15 и 16 устанавливаются триммерные пластины шириной 40 мм. Триммер — ные пластины используются при регулировке соконусности и для устра­нения вождения ручки продольно-поперечного управления.

Геометрические характеристики лопасти в большой степени опреде­ляют аэродинамические и летные свойства вертолета, а также безопас­ность полета.

Основными частями лопасти несущего винта являются: лонжерон, хвостовая часть и концевая часть.

Лонжерон лопасти несущего винта представляет собой пустотелую балку с внутренним контуром постоянного сечения, обработанную снару­жи в соответствии с теоретическим контуром.

Исходным материалом для изготовления лонжерона служит прессо­ванный профиль постоянного сечения из алюминиевого сплава АВТ-1.

Теоретический контур достигается путем механической обработки заготовки.

Для увеличения долговечности и прочности лонжерона наружная поверхность его на глубину 0,3 мм нагартовывается путем обработки стальными шариками в течение 20 мин.

Для увеличения жесткости верхняя и нижняя полки лонжерона на внутренней поверхности имеют плавные ребра-утолщения. Из них пер­вые от носка служат одновременно направляющими для установки про­тивовесов. Комлевая часть лонжерона утолщена под установку наконеч­ника крепления лопасти к втулке в целях уменьшения напряжений в лонжероне.

В комлевой части лонжерона имеется стальной наконечник 3 (рис. 101), который приклеен к лонжерону 1 клеем ВК-3 и укреплен 13 болтами, семь из которых — сквозные. Все болты законтрены путем кер — нения. Внутрь лонжерона установлена текстолитовая распорка, предо­храняющая от деформации лонжерон при затягивании болтов. Болты крепления наконечника герметизируются герметиком УЗО-МЭС-5, кото­рым залита внутренняя полость лонжерона по верхней и нижней стенкам комлевой части. На торец лонжерона установлена герметизирующая крышка 2. На крышке имеется кронштейн, к которому крепятся штеп­сельный разъем электропроводки противообледенителя лопасти, а так­же вентиль 4, предназначенный для подачи воздуха в полость лонже­рона.

На задней стенке лонжерона около торца комлевой части на резьбе и герметике установлен сигнализатор 5 повреждения давления воздуха в лонжероне.

На торце концевой части лонжерона (рис. 102) также устанавлива­ется герметизирующий узел. Он состоит из заглушки 3, резинового вкла­дыша 2 и прижима 4.

Заглушка 3 соединяется с прижимом 4 шпильками 6 и 8, ввернутыми в тело прижима. При затяжке шпилек резиновый вкладыш 2, находя­щийся между заглушкой и прижимом, распирается и обеспечивает гер­метичность внутренней полости лбнжерона.

На шпильках, ввернутых в заглушку концевого герметизирующего узла, кренятся балансировочные грузы 5. Они представляют собой набор

Стальных пластин, общий вес которых подбирается при статической про­дольной балансировке. Балансировочные грузы притягиваются само — контрящими гайками.

В целях получения поперечной центровки лопасти, исключающей появление в полете колебаний типа флаттер, в носок лонжерона вставля­ется противовес (противофлаттерный груз) 9.

Флаттер представляет собой самовозбуждающиеся колебания лопас­тей, возникающие в результате определенного сочетания колебаний из­гиба и кручения лопасти, при которых один вид колебаний усиливает другой. При этом амплитуда колебаний сильно возрастает, что может привести к потере прочности и разрушению конструкции лопасти.

Известно, что наиболее подвержены флаттеру лопасти, имеющие зад­нюю центровку, т. е. центр тяжести которых расположен более чем на 25% хорды профиля, считая от носка.

Не возникает флаттер у лопастей, центр тяжести которых находится впереди центра давления и центра жесткости или совмещен с ними в одной точке (кручение лопасти происходить не будет).

Практически в конструкции лопасти весьма трудно совместить три центра в одной точке. Центр жесткости расположен всегда на оси лон­жерона, а центр давления профиля находится на 23—25% длины хорды. Поэтому для получения центровки 22—23% необходимо переместить центр тяжести сечения лопасти ближе к носку, что достигается установ­кой противовеса в носок лонжерона.

Противовес 9 состоит из 12 стальных брусков длиной по 300 мм. Каж­дая часть противовеса покрыта резиной, позволяющей плотно вставлять его по направляющим выступам в носок лонжерона.

Возникающие центробежные силы от противовесов воспринимает упор 10, установленный в концевой части лонжерона. Упор крепится с помощью винтов.

В передней части профиля лопасти монтируется и приклеивается про- тивообледенительное устройство лопасти. Для электропроводки противо­обледенителя в носке лонжерона выполнены углубления.

Система сигнализации повреждения лонжерона. Чтобы предотвра­тить выпуск в полет вертолета с поврежденным несущим винтом, его систематически осматривают.

Для облегчения определения повреждений основного силового эле­мента лопасти — лонжерона, на лопастях несущего винта устанавлива­ется пневматическая система сигнализации повреждения лонжерона с визуальным сигнализатором ЭЛ-РП27-1270.

В конструкцию системы входят: заглушки, установленные в комле и на конце лонжерона и служащие для создания герметичной полости

Рис. 102. Концевая часть лопасти: / — хвостовая часть концевого обтекателя; 2 — резиновый вкладыш; 3 — заглушка; 4 прижим; 5 — балансировочный груз; 6, 8 — шпильки; 7 — передняя съемная часть концевого обтекателя; 9 , противовес (противофлаттерный груз); 10 — упор противовеса

внутри лонжерона лопасти; ви­зуальный сигнализатор, даю­щий сигнал о падении давле­ния воздуха в лонжероне; вен­тиль £ золотником для нагне­тания воздуха в полость лонже­рона.

Все детали собраны между собой и с лонжероном на гер­метике УЗО-МЭС-5, состоящем из герметизирующей пасты УЗО-Э-5, вулканизирующей пасты №9 и дифенилгуанедина.

Визуальный сигнализатор (рис. 103) состоит из следую­щих основных частей: корпуса 3, изготовленного из материала ДІ6Т; чувствительного элемен­та А4ЭС-52Т 4, реагирующего на изменение давления в конт­ролируемой полости; колпачка 1, изготовленного из органиче­ского стекла; уплотнительных колец 2 из резины НО-68-1.

Изготавливается визуаль­ный сигнализатор во всекли — матическом варианте. Корпус сигнализатора анодируется и окрашивается в белый цвет эмалью ЭВЭ-26.

Принцип работы системы сигнализации повреждения лонжерона заключается в сле­дующем. Внутренняя полость лонжерона между заглушками наполняется воздухом давле­нием 0,5+0’05 кГ/см2. Воздух, попадая в сигнализатор давления через от­верстия в его фланце, сжимает сильфон чувствительного элемента и втя­гивает красный колпачок внутрь корпуса. Сильфон наполнен гелием под давлением 1,1 ата и герметично запаян. При давлении воздуха в лонжероне, равном началу «срабатывания» сигнализатора или превы­шающем его, красный колпачок устанавливается в корпусе ниже линии обзора на плексигласовой крышке сигнализатора.

В случае появления на лонжероне сквозной трещины или нарушения герметичности лонжерона по какой-либо другой причине давление в по­лости лонжерона и в корпусе сигнализатора уравнивается с атмосфер­ным. Так как давление внутри сильфона больше атмосферного, то под действием разности давлений сильфон начинает разжиматься и вытал­кивает красный колпачок, соединенный с ним, из корпуса в зону обзора. Появление красного колпачка в зоне обзора сигнализирует о неисправ­ности лопасти.

Особенностью работы системы является то, что давление воздуха в лонжероне и гелия в сильфоне будет изменяться при изменении темпе­ратуры наружного воздуха. Так, при изменении температуры наружного воздуха на 20° давление воздуха в лонжероне и гелия в сильфоне изме­няется примерно на 0,1 атм. Вследствие этого давление начала «сраба-

тывания» сигнализатора будет меняться, поэтому при проверке системы сигнализации необходимо пользоваться специальным графиком.

Хвостовая часть лопасти состоит из 20 отдельных отсеков (рис. 104), которые крепятся к лонжерону на фенольно-каучуковом клее ВК-3. Тех­нологический процесс склейки происходит при температуре 170° С и давлении 7—8 кГІсм2.

Каждый отсек состоит из обшивки, выполненной из авиаля толщи­ной 0,3 мм, склеенной с сотовым заполнителем и двумя боковыми нер­вюрами. В хвостовой части отсека приклеен текстолитовый стрингер. Все детали отсека склеены между собой также клеем ВК-3.

Сотовый заполнитель изготовлен методом растяжки из склеенного пакета алюминиевой фольги толщиной 0,04 мм, образующего соты со стороной шестигранника, равной 5 мм. Пакет после склейки фрезерует­ся в соответствии с теоретическим контуром профиля.

Нервюры изготовлены из авиаля толщиной 0,3 мм. В местах при­клейки нервюр к лонжерону у верхней и нижней полок дополнительно приклеены и приклепаны алюминиевые угольники из листового материа­ла АМцА-М толщиной 0,8 мм. Обшивка у заднего стрингера не разреза­на, а обогнута вокруг него.

Концевая часть лопасти. На концевой части лопасти установлен об­текатель (см. рис. 102), состоящий из передней и задней части. Передняя часть обтекателя — съемная, крепится по контуру в концевой части лон­жерона с помощью винтов. Задняя часть приклепана к боковой нервюре отсека № 20.

Передняя и задняя части обтекателя между собой соединяются на винтах.

При снятой передней части обтекателя открывается доступ к узлу крепления балансировочных грузов.

Окраска лопасти. Лопасти несущего винта окрашены перхлорвини — ловыми эмалями типа ХВ соответствующего цвета.

Снизу лопасти окрашиваются черной эмалью, сверху — серо-голубой. Хвостовая часть законцовки с обеих сторон окрашивается в яркий желтый цвет.

Перед нанесением эмалей поверхность лопасти сначала покрывается грунтом АГ-10С или АГ-ЗА, а затем двумя слоями эмали соответствую­щего цвета.

противовес; 6 — лонжерон; 7 — нервюра; 8 — обшивка;

55 5В 5 7 58 S3 SO B1 62 63 64 4. Втулка несущего винта

Втулка несущего винта предназначена для передачи вращения лопас­тям от главного редуктора.

Кроме того, она воспринимает и передает на фюзеляж аэродинамиче­ские силы, возникающие на несущем винте.

Рис. 105. Втулка несущего
винта:

1— гайка вала; 2— стальное конус­ное кольцо; 3, 12, 31 — пробки; 4— корпус втулки; 5 — скоба; 6, 7, 43, 44 — шайбы упорные; 8 — цапфа эсевого шарнира; 9 — шпонка сег­ментная; 10—крышка; И, 47—паль­цы; 13, 50 — внутренние кольца

игольчатых подшипников; 14, 51 — ролики игольчатые; 15, 54 — наруж­ные кольца игольчатых подшипни­ков; 16, 19, 53 — кольца стопорные; 17 — бронзовое нижнее конусное кольцо; 18, 52 — гайки шарниров;

20, 24, 46 — втулки; 21, 49 — гайки пальцев; 22, 48 — шайбы контровоч­ные; 231 26. 45— манжеты; 25 — гай­ка корпуса осевого шарнира; 27— кольцо маслоотражательное; 2S — корпус осевого шарнира; 29, 35, 56, 60, 62 — шариковые подшипники;

30, 61 — распорные втулки; 32 — ро­ликовый подшипник; 33 — кольцо ро­ликового подшипника; 34 — гайка цапфы; 36 — упорное кольцо; 37 — тарельчатая пружина; 38 — регули­ровочное кольцо; 39 — гайка; 40 — шайба; 41 — пластина; 42 — болт; 55 — валик шарнира рычага лопа­сти; 57, 58 — кольца; 59 — крышка; 63, 71 — масленки; 64 — рычаг пово­рота лопасти; 65 — втулка; 66—болт; 67 — серьга; 68, 70 — пальцы; 69 — игольчатый подшипник; 72 *— брон­зовая втулка; 73 — гидравлический демпфер; 74 — кронштейн гидрав­лического демпфера

Крепление лопастей к корпусу втулки осуществляется посредством горизонтальных, вертикальных и осевых шарниров, которые входят в конструкцию втулки несущего винта.

Конструкция втулки. Втулка несущего винта (рис. 105) состоит из следующих основных частей: корпуса 4, скоб 5, цапф 8 осевых шарни­ров, корпусов 28 осевых шарниров, рычагов 64 поворота лопастей и гид­равлических демпферов 75.

Корпус втулки имеет в центре отверстие с $вольвентными шлицами, которыми он надевается на вал главного редуктора и центрируется на нем двумя конусными кольцами 17 и 2.