ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Рулевые винтыявляются 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 могут 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 и 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 толь-! ко 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.
