Несущий винт (НВ) вертолета предназначен для создания подъемной и движущей (пропульсивной) силы. Другими словами, НВ обеспечивает подъем вертолета и горизонтальное перемещение в воздухе. Несущий винт вращается относительно корпуса вертолета, вследствие чего возникает реактивный момент - корпус проявляет тенденцию к вращению в сторону, обратную вращению НВ. Для компенсации реактивного момента (исключения вращения корпуса) применяют рулевой винт (в одновинтовых вертолетах), плоскость вращения которого перпендикулярна плоскости вращения НВ, а направление тяги обратно направлению вращения НВ, либо применяют второй несущий винт, вращающийся в противоположную сторону относительно первого НВ с одинаковой скоростью (соосная, продольная и поперечная схемы вертолетов).
НВ состоит из втулки и лопастей (от 2 до 8). Лопасть может быть цельнометаллическая, либо состоять из лонжерона и различных обшивок и заполнителей. В лопасть может закачиваться воздух, для сигнализации повреждения лонжерона (сигнализация срабатывает на падение давления воздуха внутри лопасти). В 1958 – 63 годах ОКБ Камова были разработаны стеклопластиковые лопасти. Их особенности – усталостная прочность, хороший ресурс, а также, хорошее качество поверхности. Впервые в мире стеклопластиковые лопасти внедрены в серийное производство на вертолетном заводе имени Н.И. Камова. Стеклопластиковые лопасти используются на большинстве вертолетов в мире.
Как правило, лопасти НВ крепятся к втулке с помощью шарниров или гибких элементов (торсионов). Классический трехшарнирный НВ, изобретенный Хуаном де Ла Сьервой в 1923 – 25 годах (рис.1), и получивший наибольшее распространение в вертолетостроении имеет горизонтальный 3, вертикальный 2 и осевой 1 шарниры. Лопасти такого НВ совершают при полете вертолета сложное движение: вращаются вокруг оси НВ и изменяют свое угловое положение и поворачиваются в шарнирах при каждом обороте винта.
Шарниры расположены на строго определенных расстояниях от центра втулки НВ в следующей последовательности: сначала горизонтальный, затем вертикальный и, наконец, осевой шарнир. Ось горизонтального шарнира расположена в плоскости вращения НВ. Ось вертикального шарнира параллельна оси вращения НВ. Ось осевого шарнира почти совпадает с продольной осью лопасти, относительно которой изменяются углы установки ее сечений при управлении несущим винтом.
Для разъяснения подобного крепления лопастей к втулке НВ рассмотрим работу НВ в режиме горизонтального полета. При полете вертолета в горизонтальной плоскости с высокой скоростью несущий винт обтекается воздушным потоком под углом около 90° к своей оси. На левой (при вращении НВ по часовой стрелке) стороне ометаемой поверхности несущего винта лопасть движется в направлении полета и преодолевает сильное сопротивление воздуха, движущегося против полета вертолета, а на правой, лопасть движется, преодолевая значительно меньшее сопротивление воздуха, так как в этом случае лопасть движется по воздушному потоку. При этом, на правой стороне ометаемого диска, концевые участки лопастей попадают в зону срыва потока (так как движутся с минимальной скоростью относительно воздушного потока, что вызывает уменьшение подъемной силы относительно левой стороны поверхности НВ), а корневые, близкие к втулке НВ участки лопастей попадают в зону обратного обтекания (по профилю лопасть обтекается воздухом с острой части и возникает обратная подъемная сила). На левой же стороне ометаемого диска концевые участки лопастей попадают в зону волнового кризиса (так как движутся с максимальной скоростью против потока воздуха). Возникает разница в подъемной силе на разных радиусах плоскости вращения НВ, и как следствие, сильные изгибающие моменты в месте крепления лопасти к втулке и тенденция к опрокидыванию вертолета по крену. Именно поэтому лопасти несущего винта крепятся к втулке при помощи шарниров или упругих элементов (торсионов) и совершают маховые движения в вертикальной плоскости (плоскости тяги) и качания в плоскости вращения. В результате такого крепления, аэродинамические силы, действующие на лопасть, изменяются достаточно сложным образом, а сама лопасть, под действием этих аэродинамических нагрузок колеблется относительно шарниров крепления и деформируется как упругое тело, чем компенсирует изгибающие моменты и не допускает опрокидывания вертолета. ------------------------------------------------------------