И ЭЛЕМЕНТАМИ КОНСТРУКЦИИ ПЛАНЕРА
2.3.1. ЗАДАЧИ МОДЕЛИРОВАНИЯ
И ПРИНЯТЫЕ ДОПУЩЕНИЯ
Шарнирное или упругое закрепление лопасти на втулке несущего винта несмотря на большие центробежные силы обуславливают возможность опасного приближения лопастей к элементам конструкции вертолета. Например, концы лопастей могут задеть хвостовую балку или ударить средней частью по выступающим элементам на носовой части фюзеляжа. У многовинтовых вертолетов возможно соударение с лопастями других винтов, так называемое схлестывание, рассмотренное в [20].
Летные испытания одновинтовых вертолетов показывают, что при пилотаже, выполняемом опытным летчиком, даже при наиболее интенсивных маневрах зазоры между лопастями и планером большие. Тем не менее, как показывает практика широкой эксплуатации вертолетов, случаи опасных сближений, хоть и крайне редко, но встречаются. При проектировании вертолета эта проблема должна изучаться также для выбора конструктивных параметров (например, высоты вала несущего винта, диапазона отклонения автомата перекоса) и для разработки устройств, обеспечивающих безопасные зазоры. Помимо определения зазоров максимальное маховое движение лопастей должно изучаться для определения напряжений в элементах конструкции лопастей и втулки несущего винта при бесшарнирной ее конструкции или при ударах об упоры махового движения при втулке с горизонтальными шарнирами.
Приведенные в настоящем разделе результаты исследований получены на математической модели при допущении, что лопасти абсолютно жесткие и упоры, ограничивающие маховое движение, не влияют на положение концевой части лопасти. Целью моделирования являлось определение маневренных режимов с наибольшими углами взмаха вниз как у хвостовой, так и у передней частей вертолета, а также на боковых азимутах винта, если, например на вертолете есть оборудование, которое не должно затеняться лопастями. Углы взмаха лопастей на азимутах винта фп = 0, 180, 90 и 270° в осях связанной системы координат находились (с точностью до первой гармоники) по формулам
0*.O,18O = а0 + Oi c°s0H + Ъх sin0H — DlbB + D28k);
(3.4)
0Л.90,270 = “О + (*1 COS0H — *1 sin 0И + £>,SB — ZMK),
где верхние знаки перед скобками относятся к азимутам 0 и 90°, а нижние — к 180 и 270°. Ниже, для упрощения обозначений индекс при J3n не употребляется. Коэффициенты а0, а і и b}, описанные в разд. 1.3 и 2.3 на неустановившихся режимах полета являются квазистатическими 170
величинами. Учет запаздывания установления махового движения лопастей производится приближенно (см. разд. 2.1). Сравнение максимальных углов взмаха лопасти, полученных на основании такого допущения, с расчетами, в которых маховое движение каждой лопасти несущего винта моделировалось отдельно с учетом ее инерционности, показывают, что несходимость максимальных углов в районе хвостовой балки составляет ~0,5°. Влияние упругих деформаций лопасти и удара лопастей по упору горизонтального шарнира, как сказано выше, на положение конца лопасти не учитываются. Исследования, выполненные Ю. А. Мягковым и М. Г. Рождественским, показали, что вследствие удара по ограничителям взмах лопасти вниз от плоскости вращения может увеличиваться приблизительно на 10. Таким образом, при принятых допущениях ошибка составляет ~ 1,5°, и она должна учитываться при определении зазоров между лопастями несущего винта и планером. Поэтому безопасные зазоры по результатам моделирования должны приниматься равными не менее 3°.