. РУЛЕВЫЕ ВИНТЫ. § 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Рулевые винты^являются одним из основных элементов в конструкции одновинтовых вертолетов. Установка их на данный тип вертолета обусловлена необходимостью урав­новешивания реактивного момента несущего винта и обе­спечения путевой управляемости.

Конструкция рулевого винта включает втулку, лопасти и механизм изменения шага. Наиболее распространенными в настоящее время являются трехлопастные винты. На тя­желых вертолетах применяются четырех — и пятилопастные винты. Лопасти винтов бывают как деревянной, так и ме­таллической конструкции.

Рулевой винт, как и несущий винт, приводится во вра­щение двигателем через трансмиссию, а на режиме само — вращения (при отключенном двигателе)—вращающимся несущим винтом через эту же трансмиссию. Для преду­преждения обледенения лопастей в полете рулевые винты оборудуются противообледенительными системами — ЖИД­КОСТНЫМИ или электрическими.

Условия работы рулевых винтов, а следовательно, и их эксплуатации во многом зависят от места установки винта на вертолете.

На современных вертолетах рулевые винты мог>т уста­навливаться в основном в двух вариантах:

— аналогично самолетным винтам, когда ось вращения рулевого винта направлена параллельно продольной оси вертолета (рис. 29);

— на концевой балке вертолета, когда ось вращения винта направлен^ перпендикулярно (рис. 30) или под углом к продольной оси вертолета.

При установке рулевого винта по первому варианту усло­вия работы н эксплуатации его мало чем отличаются от ра­боты обычного самолетного винта. Исключением является работа винта на вертикальных режимах полета и при боко­вых перемещениях вертолета, на которых вертолеты, как правило, эксплуатируются непродолжительное время.

Установленный в данном варианте рулевой винт не толь­ко уравновешивает реактивный момент несущего винта и обеспечивает путевую управляемость, но и сообщает верто­лету тягу в направлении горизонтального полета (обеспе­чивает поступательное перемещение вертолета вперед). С несущего винта при этом может частично или полностью сниматься функция движителя; он обеспечивает вертолету вертикальный взлёт, поддерживает его в воздухе при посту­пательном перемещении и служит для управления в полете. Такая компоновка рулевого винта дает возможность по­лучить на вертолете большую скорость горизонтального по­лета, чем на вертолетах с установленным рулевым винтом по второму варианту, так как несущий винт при этом рабо­тает на малых углах атаки.

Однако установка рулевых винтов по первому варианту не получила широкого распространения из-за конструктив­ных недостатков этой схемы вертолетов.

Наиболее распространенной является установка руле­вого винта вертолета по второму варианту.

В этом случае рулевой винт в поступательном полете вертолета вперед, кроме уравновешивания реактивного мо­мента несущего винта и обеспечения путевой управляемо­сти, выполняет функции вертикального оперения самолета, что улучшает путевую устойчивость вертолета.

В то же время такое расположение винта вызывает не­которые особенности в его работе и эксплуатации, так как на всех режимах полета вертолета лопасти винта работают в условиях сложного обтекания (аналогично работе лопа­стей несущего винта в косом потоке), при котором аэроди­намические и инерционные силы каждой лопасти за один оборот периодически меняются по величине, что заставляет их работать на усталость. Под действием этих сил происхо­дит периодический изгиб лопасти как в плоскости наимень­шей ее жесткости, так и в плоскости вращения.

При применении профиля лопасти рулевого винта с пе­ременным центром давления лопасть под действием пере­менных сил также периодически закручивается.

Для устранения вибраций лопастей и разгрузки заделки их от переменных сил лопасти обычно имеют шарнирную подвеску, позволяющую им в полете осуществлять маховые движения в плоскости наименьшей их жесткости. В случае шарнирной подвески лопастей результирующая тяга руле­вого винта проходит через центр втулки; при этом комле­вая часть лопасти разгружается от изгибающего момента (по направлению тяги).

Для обеспечения безопасности технической эксплуатации рулевого винта на земле и уменьшения влияния на его рабо­ту в полете несущего винта рулевой винт высоко распола­гается над центром тяжести вертолета. Однако такое его расположение относительно центра тяжести вертолета создает опасность опрокидывания и разворота вертолета при работе трансмиссии под действием моментов, создаю­щихся тягой рулевого винта относительно центра тяжести вертолета. Эти моменты компенсируются летчиком (техни­ком) путем соответствующего строго координированного отклонения ручного и ножного управления вертолетом.

Рулевые винты современных вертолетов имеют постоян­ную кинематическую (при помощи трансмиссии) связь с не­сущими винтами; вследствие этого изменение величины тяги рулевого винта при неизменном режиме работы несущего винта осуществляется только за счет изменения углов уста­новки его лопастей. Компенсация реактивного крутящего момента несущего винта в этом случае происходит при нейтральном положении педалей ножного управления толь­ко во время полета вертолета на одном крейсерском режиме.

На всех же других режимах полета компенсация реак­тивного крутящего момента несущего винта достигается пе­ремещением педалей ножного управления, что усложняет пилотирование вертолетом в полете и является необычным для летчиков, ранее летавших на самолетах. Для устране­ния указанного недостатка управление системой «шаг — газ» несущего винта на некоторых вертолетах может быть сблокировано с управлением рулевым винтом.

В этом случае на всех режимах горизонтального полета компенсация реактивного крутящего момента несущего вин­та обеспечивается при неизменном (нейтральном) положе­нии педалей ножного управления. Положение же педалей летчик изменяет только при маневрировании вертолетом.

Для разгрузки ножного управления у комля каждой ло­пасти ставят противовесы, центробежные силы которых соз­дают относительно продольной оси лопасти разгружающий момент.

Управление рулевым винтом у большинства современ­ных вертолетов является необратимым, так как в систему управления включены червячные пары. Пульсирующие уси­лия, возникающие в полете на рулевом винте, на педали ножного управления не передаются, а гасятся в червячной паре.

Из сказанного ясно, что установка рулевого винта на вертолетах по второму варианту предъявляет ряд особых специфических требований к летной и технической эксплу­атации рулевых винтов на вертолетах как в воздухе, так и на земле.