ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ РУЛЕВЫХ ВИНТОВ В ПОЛЕТЕ
В зависимости от режима полета вертолета на лопасти рулевого винта могут действовать нагрузки, обусловленные уравновешиванием реактивного момента несущего винта, а также дополнительные нагрузки, вызванные маневром вертолета.
Численную величину нагрузки, уравновешивающей реактивный момент, можно определить по формулам:
Из формулы видно, что величина тяги, необходимой для уравновешивания реактивного момента несущего винт, прямо пропорциональна подведенной к несущему винту от двигателя мощности и обратно пропорциональна числу оборотов несущего винта и расстоянию от центра тяжести вертолета до оси вращения рулевого винта.
Указанные параметры для данной конструкции вертолета имеют вполне определенные значения, поэтому и нагрузки, действующие при этом на лопасти рулевого винта, являются также вполне определенными величинами и достаточно точно учитываются при конструировании рулевых винтов.
Существенное влияние на прочность и долговечность эксплуатации лопастей рулевого винта оказывают дополнительные нагрузки, вызванные маневром вертолета. Наибольшей величины они достигают прилета относительно вертикальной оси, при вводе и выводе вертолета из скольжения, вводе и выводе из виража и при резкой даче педалями ножного управления.
При вращении вертолета относительно вертикальной оси от боковой поверхности фюзеляжа, хвостовой и концевой балок создается тормозящий момент вращению вертолета
Указанный момент вызывает нагружение лопастей рулевого винта.
Наибольшее нагружение рулевого винта происходит при вращении вертолета с ускорением за счет создания дополнительной тяги рулевого винта при резком изменении углов установки лопастей.
Дополнительную тягу рулевого винта, создающую данное угловое ускорение, можно определить по формуле:
При быстрой (резкой) даче педалей ножного управления вертолет не успевает следовать за их перемещением, что приводит к резкому приросту махового движения и изгибающего момента лопастей (рис. 31). Изменяя скорость перемещения педалей ножного управления, летчик соответственно изменяет нагрузку на лопасти рулевого винта.
Большое влияние на нагружение лопастей рулевых винтов оказывают вибрации хвостовой балки вертолета, особенно в режиме разгона и торможения на скоростях полета 20— 50 км/час. Нагрузки на рулевой винт в плоскости вращения в этих условиях полета увеличиваются на некоторых вертолетах в полтора — два раза.
При колебании балки в вертикальной плоскости инерционные силы лопастей складываются с кориолисовыми силами, что вызывает повышенные нагрузки в лопастях.
Максимальный изгибающий момент лопастей рулевого винта соответствует скорости полета вертолета около 40 км/час. При увеличении скорости полета маховые движения лопастей растут (рис. 32), а с увеличением оборотов и неизменной скорости — уменьшаются (рис. 33).
Лопасти рулевого винта испытывают большие нагрузки также и при резком изменении углов крена вертолета.
Известно, что рулевой винт подобно любому быстровращающемуся телу стремится сохранить направление оси вращения неизменным. Если же в полете летчик изменит резко угол крена вертолета, то появится изгибающий гироскопический момент винта.
Для определения направления гироскопической силы необходимо вектор окружной скорости рулевого винта VohV повернуть на угол 90° в сторону, противоположную повороту плоскости вращения винта (рис. 34).
Из рис. 34 видно, что под действием гироскопической силы лопасть будет изгибаться в плоскости наименьшей жесткости то в одну, то в другую сторону, что может привести при резких эволюциях вертолета к задеванию за хвостовую балку.
Для обеспечения эксплуатационной живучести рулевых винтов в пределах установленных сроков службы и предупреждения случаев поломок их необходимо:
— развороты вертолетов в воздухе и на земле производить плавно, без резкой дачи педалей ножного управления;
— при вводе в правый вираж и левое скольжение, выводе из левого виража и правого скольжения перекладку педалей производить плавно;
— не допускать длительной эксплуатации вертолетов на скоростях полета 20—50 км/час.
