ЖЕСТКИЙ НЕСУЩИЙ ВИНТ С УПРАВЛЯЮЩИМ ГИРОСКОПОМ

Первыми в истории развития вертолетов были применены жест­кие несущие винты. Однако уровень техники создания в то время вин­тов с жестким креплением лопастей не обеспечивал удовлетворительного решения всех проблем, связанных с управляемостью аппарата. Появле­ние шарнирных несущих винтов на автожирах способствовало широ­кому применению шарнирных винтов и на вертолетах. Наличие шарни­ров позволило также обеспечить прочность лопастей, разгрузив их от из­гибающего момента в комлевом сечении.

Введение шарниров, однако, устранив передачу моментов от лопа­стей на фюзеляж вертолета, привело к снижению эффективности управ­ления и к уменьшению собственного демпфирования несущего винта, чем, как упоминалось ранее, и объясняется трудность получения оптимальных

характеристик управляемости вертолета. Эффект передачи моментов от лопастей несущего винта на вертолет, как показала практика, может быть использован для существенного (на порядок) увеличения демпфи­рования и эффективности управления вертолета путем применения несу­щего винта с лопастями, не имеющими горизонтальных и вертикальных шарниров, но свободно поворачивающимися в осевом шарнире под воз­действием управляющего гироскопа, установленного на карданном шар­нире на втулке. Прочность лопастей и втулки несущего винта в этом слу­чае обеспечивается необходимым их усилением[9].

Одна из возможных конструктивных схем жесткого несущего винта с управляющим гироскопом показана на рис. 2.14. Лопасти крепятся ко втулке посредством осевых шарниров 1. Поводки 20 лопастей соединены с управляющим гироскопом 2 жесткими тягами[10].

Гироскоп, установленный на шарикоподшипнике 5, составляет одно целое с вращающимся кольцом автомата перекоса и повторяет углы его отклонения относительно универсального шарнира. Управление общим шагом жестко связано с вертикальным перемещением всего автомата пе­рекоса и управляющего гироскопа вдоль направляющей 9. Продольное и поперечное управление осуществляется путем приложения моментов к кольцу автомата перекоса. Летчик, перемещая ручку управления, на­пример, на себя, сжимает пружинную тягу 7, которая нагружает кольцо автомата перекоса, а следовательно, и гироскоп, управляющим момен­том, направленным по крену. При перемещении ручки управления вбок обжимается пружина 16 поперечного управления, нагружающая управ­ляющий гироскоп продольным моментом. Для предотвращения передачи усилия от гироскопа на ручку управления служат необратимые гидроуси­лители 14 и 15. Для управления общим шагом служит гидроусилитель 11. Отметим одну важную особенность конструктивной схемы. Вместе с пру­жинными тягами продольного и поперечного управления автомат пере­коса связан дополнительно с компенсирующими пружинными тягами 17 и 18, создающими при отклонении гироскопа (но не рычагов управле­ния!) момент, разгружающий гироскоп от действия пружинных тяг 7 и 16. Компенсирующие пружины, как будет видно из дальнейшего, позво­ляют гироскопу свободно прецессировать под воздействием управляю­щих моментов.

Следует отметить, что термин «жесткий» винт не совсем точно отра­жает сущность конструкции. Лопасти несущего винта даже при их кон­сольном креплении ко втулке весьма упруги и могут иметь значительное маховое движение из-за своей упругости. Для практически осуществлен­ных конструкций упругость лопастей такова, что жесткий винт по своей динамике подобен шарнирному винту с большим разносом ГШ (порядка 12—25% радиуса). Жесткий винт можно представить и в виде шарнир­ного с нулевым разносом ГШ и с некоторой эквивалентной пружинной загрузкой лопасти в ГШ, как это сделано ниже при более детальном анализе.

Рассмотрим работу жесткого несущего винта (рис. 2. 14). Она ха­рактерна тем, что лопасти, шарнирно соединенные с гироскопом, и сво­бодно поворачивающиеся в осевых шарнирах, образуют совместно с ги­роскопом динамическую систему с обратной связью. Если на шарнирном винте маховое движение лопастей лишь создает нагрузки в цепи управ­ления и никак не влияет на углы циклического шага, которые задает лет­чик, то на жестком винте из-за наличия угла обратной стреловидности лопасти (угол %) маховое движение лопастей создает моменты на гиро-

Рис. 2. 14. Одна из возможных схем управления жестким несущим винтом

с гироскопом:

/—осевой шарнир; 2—гироскоп; 3—шлиц-шарнир; 4— невращающееся кольцо АП; 5—под­шипник; 6—втулка; 7—пружинная тяга продольного управления; 8— ползун; 9—направля­ющая; 10—качалка общего шага; //—гидроусилитель; 12—механизм загрузки и электро­магнитная муфта продольного управления; 13—механизм загрузки и электромагнитная муфта поперечного управления; 14 и 15—гидроусилители поперечного и продольного уп­равления; 16—пружинная тяга поперечного управления; /7 и 18—компенсирующие пру­жинные тяги; 19—тяга поводка лопасти; 20—поводок

скопе, который, прецессируя под их воздействием, меняет углы цикличе­ского шага и влияет в свою очередь на маховое движение лопастей.

Отметим, что важнейшими параметрами этой системы, определяю­щими ее устойчивость, является момент инерции гироскопа, угол обрат­ной стреловидности лопасти и жесткость лопасти.

Основной чертой указанной динамической системы является то, что она стремится поддержать неизменным маховое движение лопастей при любых возмущениях, действующих на лопасть, причем, как это будет видно из дальнейшего, исходное маховое движение определяется момен­тами, действующими на гироскоп при отклонении ручки управления и в результате появления угловой скорости фюзеляжа. Действительно, например, увеличение скорости полета изменит в первую очередь момен­ты лопастей в плоскости взмаха, которые в дальнейшем будем называть моментами тяги (увеличит их на наступающей стороне диска и умень­шит на отступающей). Это перераспределение сразу создаст неуравнове­шенный момент на гироскопе, который, свободно прецессируя под его воздействием (управляющая и компенсирующая пружины при нейтраль­ном положении управления не дают моментов), начнет изменять цикли­ческий шаг. После переходного процесса система придет к установивше­муся состоянию, в котором на гироскоп не должно действовать неурав­новешенных моментов, а это может быть только при равенстве момен­тов тяги всех лопастей. Но момент, передаваемый на втулку лопастью в плоскости взмаха, пропорционален ее эквивалентной пружинной за­грузке и углу взмаха, следовательно, гироскоп соответствующим введе­нием циклического шага выравнивает маховое движение лопастей.

Эта черта жесткого винта с гироскопом обеспечивает сильное подав­ление периодических сил с частотой оборотов, что способствует сниже­нию уровня вибраций. Кроме того моменты на несущем винте становятся независимыми от скорости полета и угла атаки несущего винта. Этим самым устраняется как незначительная устойчивость по скорости, так и существенная неустойчивость по углу атаки.

При отклонении ручки управления, допустим, от себя, летчик при­кладывает к гироскопу момент по крену вправо путем растяжения пру­жинной тяги 7. Гироскоп под действием этого момента начинает прецессировать, причем его плоскость «заваливается» вперед. При этом он меняет циклический шаг винта, а через него и маховое движение. Пос­ле переходного процесса в установившемся состоянии момент, действую­щий на гироскоп от обжатия управляющей пружины, должен быть урав­новешен шарнирными моментами лопастей. Требуемые шарнирные мо­менты возникнут при таком изменении махового движения, когда макси­мальный момент тяги лопасть имеет на азимуте ф=0. Тогда при угле вы­носа поводка лопасти ф0, близком к 90°, лопасти создадут на гироскопе момент крена, уравновешивающий управляющий момент. Следовательно, отклонение управления ведет к изменению махового движения упругих лопастей и к появлению управляющего момента на втулке.

Должно быть ясно, что величина махового движения, т. е. момента на втулке, будет тем больше, чем больше момент, приложенный к гиро­скопу через пружину управления. Она будет зависеть и от доли момента лопасти в плоскости тяги, передаваемого на гироскоп, т. е. от угла обрат­ной стреловидности.

При появлении постоянной угловой скорости фюзеляжа вертолета, например, на кабрирование, гироскоп, стремясь сохранить в пространст­ве положение своей плоскости вращения, начнет отклоняться так, что его передний край опустится вниз. Это вызовет изменение циклического ша­га, а следовательно, и моментов тяги. После переходного процесса долж­но установиться равновесие моментов на гироскопе. При наличии по­стоянной угловой скорости фюзеляжа на кабрирование на гироскоп бу­дет действовать момент прецессии, направленный по крену вправо, что аналогично рассмотренному выше случаю отклонения ручки управления от себя[11]. Величина момента демпфирования на втулке аналогична рас­смотренному выше и будет пропорциональна управляющему моменту на

гироскопе, который в этом случае, как момент прецессии, определяется моментом инерции гироскопа и величиной угловой скорости фюзеляжа.

Для пояснения описанных выше свойств жесткого несущего винта с управляющим гироскопом дадим упрощенный его анализ для режима висения, основанный на работе Зиссинга [58].

Примем следующие основные допущения: 1) лопасть — абсолютно жесткая, имеет центрально расположенный ГШ и пружинную загрузку ГШ (имитирующую упругость реальной лопасти), 2) не учитываются индуктивные скорости несущего винта и 3) маховое движение лопасти меняется быстро, так что процесс его изменения в динамике можно рас­сматривать как последовательность установившихся состояний.

Выразим коэффициент жесткости лопасти &л через собственную ча­стоту колебаний лопасти в плоскости взмаха р.

Для абсолютно жесткой лопасти с пружинной загрузкой в ГШ сум­марный восстанавливающий момент равен Мвосст=/гл|5 + Й2/ГШР-

Уравнение собственных колебаний лопасти относительно ГШ будет

выглядеть как/гШр+Мвосст== 0 или р+Рі Р=0, откуда р = ~ -(- 22.

* ГШ

_ k pi

Величину k=——=—1 назовем относительной жесткостью ГШ л /гш22 22

лопасти; она показывает, какую долю восстанавливающего момента центробежных сил составляет упругость лопасти.

Рассмотрим схему автомата перекоса (рис. 2. 15, г). На ней обозна­чены:

6’г и 6Х — отклонения продольного и поперечного управления; ииг] —продольный и поперечный наклон управляющего гироскопа; k7 и kK — жесткости пружин управления и компенсирующих.

На рис. 2.14, б показана схема одной лопасти с одним плечом гиро — скопа. На ней ф— азимут лопасти, фг— азимут плеча гироскопа, ф0— угол выноса, х — угол обратной стреловидности лопасти.

Обозначим <р — угол установки лопасти (поворота ее в ОШ) и бг — угол отклонения (вверх — положительный) плеча гироскопа. Между ни­ми существует кинематическое соотношение ф=Дібг.

Составим уравнение махового движения лопасти в предположении, что вертолет вращается по тангажу с угловой скоростью coz. В этом слу­чае лопасть будет двигаться под воздействием суммы моментов: аэроди­намического, инерционного и от пружинной загрузки.

Для получения выражения аэродинамического момента рассмотрим элемент лопасти (рис. 2.14, бив). Его подъемная сила равна

dY=-^- а Аа • qbd г (г Qf.

Элементарный аэродинамический момент относительно ГШ равен

аМгшАЭР =у а^ЬОР-Аа-гЫг,

где

да = д<р—^—- х ^—Ь— costb.

Я Q 1 Q т

Интегрируя по радиусу, и вводя массовую характеристику лопасти V=аоор&#4/2/гш, получаем АЦ^ = — j — /ГШЙ2 _ 1— XD1

+ ~ cos ф).

Инерционный момент имеет три составляющие. Во первых, это мо­мент инерционных сил при взмахе лопасти

Мгшин1 =— /гш(Р + Хф)-

Во-вторых, момент ОТ центробежных СИЛ Л4гшИн2 =—/гш Й2(Р+ХФ), и, в-третьих, момент от кориолисовых сил при вращении вертолета с уг­ловой скоростью CDZ

^гшинз = 2/гш(0г^ Sin

Рис. 2. 15. К выводу уравнения динамики жесткого несущего винта с управляющим гироскопом

Полный момент инерционных сил равен

Мгш ин = —Iгш ( РН“Хф) ^гш^2 (РЧ-Хф) 2/rm£2(02Sin |).

Момент от пружинной загрузки равен МГШпр =—£лр.

Определим возмущающий момент, возникающий при вхождении вер­толета в зону действия восходящего и нисходящего потоков (рис. 2.15,5). Это приведет к изменению угла атаки элемента лопасти и воз-

Y

иикновению момента М.,„ =—/гш22Дап sin *.

гшвозм 4 гш 11 ‘

В дальнейшем будем рассматривать этот момент вместе с аэродинами­ческим, полное выражение для которого видоизменится:

Перейдем к описанию движения гироскопа. Как видно из рис. 2. 15 на гироскоп действуют моменты от управляющей пружины kY и от ком­пенсирующей kK. Очевидно, что М? х = —ky (6Z—ї]) —ккЦ или МГх = — 6уб2+ (Ау kK) т].

Обозначив kv=k7—можно вывести следующие уравнения движения гироскопа (без учета демпфирования)

(2.7)

где L — кинетический момент гироскопа,

Zy 10гП,

/ог — момент инерции гироскопа относительно оси Н. В.,

Надлежащим выбором жесткостей пружин можно добиться выпол-

нения условия &г=0, т. е. (оо=0. При этом уравнения (2.7) преобразуются к виду

П=-^Лгг,

т. е. обычные уравнения прецессии.

Ввиду принятого нами допущения о скоротечности переходных про­цессов нет необходимости рассматривать движение всего гироскопа. В установившемся состоянии плоскость гироскопа определяется парой фиксированных значений х и т] (или 6і и 62) • Для этого случая можно рассматривать одну лопасть с одним плечом гироскопа. Поэтому найдем уравнение движения одного плеча гироскопа, помня о том, что осталь­ные плечи будут повторять это движение.

Для этого рассмотрим моменты, действующие на одно плечо гиро­скопа. Их четыре: шарнирный момент от лопасти, инерционный момент* момент от пружин и момент от управления.

Рассмотрим шарнирный момент лопасти Мош; он равен

•

Мош = хМгшаэр “Ь-^оШин ^ошф Сошф-

Здесь Мошин — инерционный момент лопасти в ее движении относитель­но ОШ, kom и с0ш — соответственно жесткость и демпфирование лопасти в ОШ (например, из-за торсионного крепления). Найдем момент М0шин.

Аналогично моменту МГШин в него входят прежние три составляющие, ко­торые записываются теперь следующим образом:

Моши„і = —хДш (Р+ХФ) —

М0шин2 =— хДшП2(Р+Хф).

А)ошин3 2x/rraC02nsimj),

и четвертое

М°Шин4= Л)ф,

где /0 — момент инерции лопасти относительно ОШ.

Полный инерционный момент равен

М ошин = — хДш ( Р+П2Р ) —Х2/ гш (ф+ П2ф) —I Оф—2 х/гш®г^5ІПф.

Для установившегося состояния р-]-й2р=0,

Ф+П2ф = 0 и Мошнн =/оф—2x/rmtt»znsirnl).

Выразим Л1ГШаэр из уравнения махового движения (2. 1)

•Мгшаэр =—-Мгшин —Afrmnp-

Тогда

Х^гшаЭр = Х^ГШИН Х^лр.

Для установившегося состояния

МГшин 2/ rinQco2sin4p.

Полный момент, действующий на гироскоп от лопасти, равен

MFSl = DiMom=%Dyk3l§—П2/0бг—D сошбг—D kombT.
Инерционный момент гироскопа равен МГин =—/гбг—/ГП2—2/rQ(o2sinj)r.

.Здесь /г—момент инерции одного плеча гироскопа. Момент от пружин согласно полученному ранее составляет

МГпр —

и, наконец, момент от управления:

МГупр =Ay6xCOS’l|5r+^y62Sin’l|}r = ^[6xCOS (яр +ф0) +6zsin (яр+яро) ]. Уравнение движения гироскопа запишется в виде:

мгл+мГин +мГпр +жгупр =0

ИЛИ

(/г+Д2/0)бг+Д? ^ошбг+ (/гЙ2 + ^г + ^1 *ош) бГ——

=^y6*cos (яр+яро) + (kYdz—2/r£2o)z) sin (яр+яр0).

Обычно /г>£^/0. Поэтому условие полной компенсации движения гироскопа будет иметь вид

*г ИЛИ ky—^к==—^ош*

Относительное демпфирование движения гироскопа равно

&ссш 2/rQ “

Оно должно быть как можно меньшим для более эффективной работы системы.

Окончательно уравнение движения гироскопа запишем в виде (с учетом действия только продольного управления):

8г 2£28г — j — 22ог — о)р — Р = (a)1%Z — 22<ог).(sin ф0 cos ф cos ф0 sin ф), где

При подстановке в него выражений (2.3), 2.4) и приравнивании в правой и левой части коэффициентов при БІпяр и соэяр получим урав­нения

а1(.^~]~2Ш2о2= — 2Q(d2) sin ф0, (2.8)

b^l — 2CQ2S, — (со% — 22o>z) cos ф0. (2. 9)

Вместе с уравнениями (2.5), (2.6) они образуют систему, доста­точную для определения неизвестных аи 6Ь 6i, 62.

Решая совместно уравнения (2.5), (2.6), (2.8), (2.9), и полагая для простоты £=0, находим изменение неизвестных коэффициентов в раз­личных случаях. Например, при воздействии возмущения Аап изменение коэффициентов махового движения ах и Ьх не происходит, т. е.

*1 = 0,

*1 = 0.

Это происходит из-за отклонения гироскопа, компоненты которого выра­жаются как

о1— Дап

и

Да„

U

■ Гироскоп, вследствие обратной связи от лопасти через шарнирный момент (его мерой служит величина сор), вводит такое изменение цикли­ческого шага винта, которое подавляет влияние возмущения на махо­вое движение.

При воздействии угловой скорости coz коэффициенты махового дви­жения меняются следующим образом

2Q sin in
“р

2Q cos i0

—— о ~ <0,.

Из уравнений (2.10) можно получить условие надлежащего выбо­ра угла выноса ф0- Для рассматриваемого идеального случая (полная компенсация движения гироскопа и отсутствие его демпфирования) фо=90°. При этом демпфирующий момент, возникающий при изменении

угла тангажа, направлен только по тангажу и равен Мг — —клах.

О)

Продольное демпфирование равно Mzz = где 2 — число лопастей.

Отклонение гироскопа при этом составляет

Рассмотрим реакцию системы на отклонение управления. При условии фо=90°

г1 — ""Г

и момент, развиваемый несущим винтом, равен

М2 = — Л, а, = — кл -^82.

Z г) Л і <■) л 2 z

£ Z (Од

Эффективность управления равна М/ Отклонение гироскопа при этом равно

При рассмотрении устойчивости динамической системы «лопасти — гироскоп» уже нельзя рассматривать движение лопастей и гироскопа как последовательность установившихся состояний. Уравнения динами­ки системы будут более сложными; они позволяют определить границы устойчивости системы в функции упоминавшихся выше основных ее па­раметров. Приведем без вывода условие устойчивости системы

ph-tD]lTm{p] -1) ( J-x)>0. (2.11)

Пользуясь полученными данными, можно ориентировочно опреде­лить основные параметры системы управления жестким винтом, и, в пер-

вую очередь, потребную массу гироскопа. Зададимся реальными пара­метрами лопастей, например, вертолета Ми-2, для которых р2 = 1,27, у=3,78, /гш=95,5 кГм • сек2. Величина х не может быть очень малой, по­скольку ею определяются максимальные углы отклонения гироскопа при воздействии управления и возмущений, обычно она составляет 1—2°. Примем х=1,5°=0,0262. При этих условиях, задаваясь еще пере­даточным отношением Di= — =0,5, в соответствии с уравнением (2.11)

°Г

определим минимальный потребный момент инерции одного плеча гиро­скопа /Гшіп=0,122 кГм-сек2. Принимая радиус плеча гироскопа равным 15% радиуса винта и считая массу плеча равномерно распределенной вдоль его длины, получим минимальный вес одного плеча

Общий вес гироскопа четырехлопастного винта составит 12 кг (ми­нимальное значение), а с учетом необходимого запаса устойчивости — около 15 кг.

Для практической разработки подобной системы необходим более точный анализ с проверкой результатов на моделях или на натурном стенде.

По существу жесткий несущий винт с управляющим гироскопом ти­па Локхид является винтом с упругим креплением лопастей, имеющим механический стабилизатор, аналогичный стержню типа Белл или сер­воротору типа Хиллер, применяемым с шарнирными винтами. В прин­ципе все эти системы состоят из гироскопа, который шарнирно соединен с ротором и вращается вместе с ним. Угловое смещение гироскопа отно­сительно оси вала винта ведет к изменению угла установки лопасти. Схе­матически все три системы показаны на рис. 2. 15, а, б и в. Различие между ними заключается в способах демпфирования движения гироско­па и введения управляющего воздействия. Демпфирование гироскопа в системе Белл обеспечивается специальным вязким демпфером, в си­стеме Хиллер — аэродинамическими профилями, а в системе Локхид для этого используются аэродинамические силы, действующие на лопа­сти несущего винта. Это достигается созданием обратной стреловидно­сти лопасти.

Рассмотрим схемы управления несущим винтом вертолетов Хиллер и Белл, ха­рактерным для которых является то, что они позволяют значительно повысить собст­венное демпфирование несущего винта. Схема Хиллер дополнительно позволяет суще­ственно уменьшить усилия на рычагах управления из-за того, что управляющее воздей­ствие прикладывается не к основным лопастям, а к небольшим по площади серволо­пастям. Конструктивно указанные схемы применимы только к двухлопастным несущим винтам, что и обусловило их применение почти исключительно на легких вертолетах.

Особенностью схемы управления несущим винтом вертолетов Хиллер (рис. 2. 16.) является крепление втулки к валу на универсальном шарнире, а также установка сер­волопастей, представляющих собой штанги с аэродинамическими поверхностями по концам.

Наклон автомата перекоса приводит к циклическому изменению углов установки основных лопастей и серволопастей. Однако, завал всей втулки в результате взмаха серволопастей приводит к циклическому изменению углов установки основных лопа стей. Это достигается соотьетствующей кинематикой втулки: превышением центра универсального шарнира втулки под лопастями U и превышением осей шарниров штан­ги общего шага над втулкой /2- Втулка имеет компенсатор взмаха, который обязателен цля ее работоспособности.

В проводку управления автоматом перекоса включено механическое устройство, предотвращающее передачу на ручку вибраций из-за периодических сил на автомате перекоса (инерционный демпфер) и из-за относительных смещений фюзеляжа и вала винта (компенсатор), необходимое из-за отсутствия необратимых гидроусили­телей.

При отклонении ручки на себя отклоняется от себя кольцо автомата перекоса, при этом угол установки серволопасти, находящейся на азимуте 270°, становится мак­симальным и она начинает взмахивать вверх. Максимального угла взмаха она достиг-
кет на азимуте О3» что приведет к увеличению угла установки лопасти, находящейся в это время на азимуте 270°. Максимальный угол взмаха эта лопасть будет иметь на азимуте 0°, т. е. плоскость концов лопастей наклонится вперед, что соответствует мо­менту на пикирование.

При возникновении угловой скорости кабрирования серволопасти, обладая опре­деленной инерцией, будут стремиться сохранить в пространстве свою плоскость вра­щения. В результате угол взмаха серволопастей относительно вала будет максималь­ным на азимуте 0°, что соответствует моменту на пикирование. Этот момент вследствие введения дополнительного циклического щага винта прибавится к моменту демпфи­рования обычного шарнирного винта.

Рис. 2. 16. Схема управления несущим винтом вертолета Хиллер 12Е: ‘ /—лопасть, 2—втулка; 3—универсальный шарнир; 4—штанга; 5—проти­вовесы; 6—тяга поводка; 7—поводок; 5—осевой шарнир лопасти; 9— серволопасть; 10—осевой шарнир; //—шлиц-шарнир; 12—невращающее- ся кольцо АП; 13—вращающееся кольцо АП; 14—универсальный шар­нир; /5—вал; 16— качалка общего шага; 17—тяга поперечного управле­ния; 18—тяга продольного управления; 19—инерционный демпфер; 20—компенсатор; 21—тяга продольного управления

Схема управления несущим винтом вертолетов Белл показана на рис. 2. 17. В от­личие от схемы Хиллер здесь втулка прикреплена к валу винта с помощью общего для двух лопастей ГШ. Над втулкой (или под ней) на другом ГШ, ось которого перпен­дикулярна оси первого ГШ, крепится «стабилизирующий стержень», т. е. гироскоп. На гироскопе установлены дифференциальные качалки, через которые с ним соединены поводки лопастей и управляющие тяги от автомата перекоса. Благодаря этому угол установки лопасти определяется суммой отклонения кольца автомата перекоса и гиро­скопа. Движение гироскопа демпфируется специальными демпферами. Анализ показы­вает, что без дополнительного демпфирования движение гироскопа будет неустойчи­вым. Втулка вертолетов Белл и Хиллер имеют компенсатор взмаха.

При отклонений кольца автомата перекоса гироскоп остается неподвижным и летчик непосредственно воздействует на циклический шаг винта обычным образом. При появлении угловой скорости фюзеляжа гироскоп стремится сохранить в про­странстве свою плоскость вращения и вводит циклический шаг, соответствующий до­полнительному отставанию вектора равнодействующей от оси вала. Таким образом, на фюзеляж начинает действовать дополнительный демпфирующий момент. При уменьше-

НИИ угловой скорости до нуля гироскоп возвращается центробежными силами в ней­тральное положение. В дальнейшем, на последних моделях вертолетов Хиллер и Ьелл связи с совер­шенствованием систем автоматического управления и гидроусилителей серволопасти и гироскоп заменены указанными устройствами. Рис. 2. 17. Схема управления несущим винтом вертолета Белл UH-1D: /—лопасть; 2—втулка; 3—поводок; 4—осевой шарнир; 5—противовес; 5—гиро­скоп; 7—рамка; 3—дифференциальная качалка; 9—шарнир гироскопа; 10—об­щий ГШ втулки; //—тяга поводка; 12—тяга от АП; 13—‘тяга к демпферу; 14— демпфер; 15—шлиц-шарнирные рычаги; 16—вращающееся кольцо АП; /7—не — вращающееся кольцо АП; /3—ползун общего шага; 19—качалка общего шага; 20—гидроусилитель общего шага; 21—гидроусилители; 22—дифференциальный механизм; 23—тяга поперечного управления; 24—тяга продольного управле­ния; 25—каретка общего шага

Следует сказать, что для вертолета, имеющего жесткий несущий винт с управляющим гироскопом, целесообразно для получения больших скоростей полета иметь источник поопульсивной тяги и крыло. Иначе окажется необходимым либо сильно увеличивать маховое движение ло­пастей для сохранения при больших скоростях полета горизонтального положения фюзеляжа, что невыгодно по соображениям прочности несу­щего винта, либо допустить большой отрицательный балансировочный угол тангажа, что невыгодно из-за увеличения лобового сопротивления.

Жесткий несущий винт, в отличие от шарнирного, сохраняет спо­собность создавать управляющие и демпфирующие моменты при силь­ном уменьшении величины тяги. Это значит, что на винтокрыле с же­стким винтом и крылом, сильно разгружающим винт на больших скоро­стях, можно не иметь самолетных органов управления: несущий винт обеспечит управляемость аппарата во всем диапазоне скоростей полета.