Устройство вертолета - Соосная система двухвинтового вертолета (часть 2)
Колонка НВ соосного вертолета содержит втулки 5 верхнего и нижнего 12 винтов с обычными горизонтальными, вертикальными и осевыми шарнирами, верхний 7 и нижний 10 ползуны, автоматы перекоса верхнего 9 и нижнего 14 винтов. Тяги управления верхним 8 и нижним 15 ползунами соединены с механизмом общего и дифференциального шага 16.
Если смотреть сверху, по часовой стрелке вращаются верхний винт, посаженный на шлицах вала 6, верхний ползун 7, внутреннее А и наружное Б кольца верхнего автомата перекоса 9, тяги управления ползунами 8 и 15. Против часовой стрелки вращаются нижний винт, тарелка В нижнего автомата перекоса, связанная с втулкой нижнего винта поводком 13, нижний ползун 10, посаженный на шлицах вала 11, и связанная с ним поводком тарелка В верхнего автомата перекоса. Наружное Б и внутреннее А кольца нижнего автомата перекоса не вращаются.
Тарелки В нижнего и верхнего автоматов перекоса соединены между собой тремя тягами 2. При отклонении ручки управления, например, от себя тяга 18 переместится вниз, наружные кольца Б и тарелки В нижнего и верхнего автоматов перекоса отклонятся вперед (с учетом угла опережения), в результате конусы вращения лопастей и равнодействующая аэродинамическая сила НВ также синхронно отклонятся вперед. При отклонении ручки влево или вправо тяга поперечного управления (смещенная на 90° и поэтому не показанная на рисунке) отклонит в соответствующем направлении тарелки автоматов перекосов и через качалку 3 конус лопастей НВ. Так осуществляется управление циклическим шагом НВ.
Для одновременного изменения угла установки лопастей обоих винтов (общего шага НВ) стакан с хвостовиком 1 перемещается вверх или вниз при помощи качалки, связанной с рычагом общего шага. При перемещении стакана оба ползуна также передвинутся вверх, в результате чего углы установки лопастей и силы тяги верхнего и нижнего винтов одинаково уменьшатся. Одинаково изменятся и реактивные моменты винтов, поэтому вертикальное движение вертолета не сопровождается его поворотом по курсу. В отличие от автомата перекоса одновинтового вертолета ползун выделен в отдельную деталь, так что при изменении общего шага НВ кольца автоматов перекоса не перемещаются.
Управление дифференциальным шагом НВ осуществляется следующим образом. При отклонении вперед, например, левой педали тяга 15 и нижний ползун переместятся вверх. Поскольку кольца автоматов перекоса при этом не отклоняются, качалки 3 верхнего ползуна повернутся так, что тяги 4 переместятся вверх и повернут лопасти верхнего винта в осевых шарнирах на увеличение угла их установки. Перемещение же вверх нижнего ползуна вызовет аналогичным образом уменьшение угла установки лопастей нижнего винта. В результате такого управляющего действия суммарная сила тяги НВ не изменится, а перераспределится между винтами. Реактивный момент верхнего винта, направленный против часовой стрелки увеличится, а нижнего - уменьшится на то же значение. В итоге вертолет начнет поворачиваться под действием образовавшейся разницы реактивных моментов в сторону вращения винта с меньшим реактивным моментом, т. е. влево. Благодаря этому свойству соосных НВ разворот вертолета на висении не сопровождается значительным изменением высоты.
Для обеспечения путевой балансировки вертолета, т. е. выравнивания крутящих моментов винтов при нейтральном положении педалей на режиме висения, углы установки лопастей нижнего винта обычно несколько больше, чем у верхнего винта.
Принципиальное значение для соосной несущей системы имеет расстояние между втулками верхнего и нижнего винтов. Увеличение этого расстояния утяжеляет и усложняет конструкцию колонки НВ, ухудшает устойчивость вертолета на земле, уменьшение же данной величины вызывает опасное сближение лопастей винтов. Поэтому разработчики добиваются компромиссного решения, наилучшим образом удовлетворяющего противоречивым требованиям аэродинамики, динамической прочности и надежности вертолета.
Благодаря отсутствию РВ и хвостовой трансмиссии, а также слабой зависимости суммарной силы тяги НВ от угловой скорости на соосном вертолете нет ограничений по угловой скорости разворота на висении (темпу дачи педалей), присущих одновинтовому вертолету.
Весьма неприятной особенностью соосной схемы НВ является возможность перехлеста лопастей верхнего и нижнего НВ. В принципе, такая возможность в достаточной степени умозрительна, и становится реальна при сильном сближении лопастей, что обусловлено завалом конусов вращения НВ в диаметрально противоположных направлениях (рис.6) на высоких скоростях горизонтального полета (особенно при выполнении интенсивного торможения резким переводом вертолета из пикирования в кабрирование), дифференциальным изменением шага винтов, турбулентностью атмосферы и режимом вихревого кольца. Наиболее опасным в данном аспекте является режим раскрутки и остановки НВ при сильном ветре, вследствие упругости лопастей не растянутых центробежными силами. Также усиливает опасность перехлеста лопастей НВ малая частота вращения НВ, так как угол конусов лопастей на таких режимах подвержен сильным изменениям, поэтому не рекомендуется снижать частоту вращения НВ ниже установленных для конкретного вертолета пределов. ------------------------------------------------------------