Вертолет, 2000 № 01 - страница 9
Суммарная переменная сила, приложенная на втулках верхнего и нижнего несущих винтов, возбуждает вибрации корпуса вертолета. Конструкция соосных винтов Ka-50 обеспечивает минимальные переменные суммарные силы на корпусе вертолета, что определяет и низкий уровень вибрации соосных летательных аппаратов, который не превосходит 0,01g на основных режимах полета. При этом маятники на лопастях и антирезонансная подвеска редуктора не устанавливаются.
Специфической для соосного вертолета является задача обеспечения приемлемого расстояния между концами лопастей верхнего и нижнего винтов. Как задача аэромеханики, она аналогична задаче обеспечения зазора между лопастями несущего винта и хвостовой балкой вертолета классической схемы.
На фирме «Камов» использовались как расчетные методы исследования этой проблемы, так и летные исследования. В летных испытаниях с помощью фотооптических приборов расстояние измеряется в каждой из 6 «точек встречи», в которых лопасти верхнего винта оказываются над лопастями нижнего винта при их относительном вращении с удвоенной угловой скоростью.
На рис.9 показана механика явления сближения концов лопастей. На режиме висения плоскости концов лопастей верхнего и нижнего винтов параллельны. Расстояние между ними несколько больше конструктивного расстояния между втулками винтов (H>0).
В поступательном полете возникают переменные по азимуту воздушные силы, которые вызывают маховое движение лопастей. Вследствие этого в продольном направлении плоскости концов лопастей верхнего и нижнего винтов наклоняются на равные углы, оставаясь параллельными, в направлении скорости полета (вперед или назад). В поперечном направлении плоскости концов лопастей наклоняются навстречу друг другу вследствие противоположного направления вращения лопастей верхнего и нижнего винтов (рис.9).
Рис.10. Измеренные расстояния между концами лопастей верхнего и нижнего винтов
Рис. 11. Зависимость коэффициента перегрузки от скорости полета
Рис. 12. Траектория полета при косой петле (правой)
Поэтому на одной стороне диска расстояние между плоскостями концов лопастей уменьшается, а на противоположной – увеличивается. В поперечном направлении угол наклона плоскости концов лопастей примерно равен углу взмаха лопасти (влево/вправо) и зависит от режима полета (рис.9). Как известно из аэромеханики, существуют зависимости между маховым движением лопасти и параметрами винта, особенно числом Локка, углом геометрической крутки лопасти и крутильной жесткостью лопасти и жесткостью проводки управления.
Расчеты и результаты летных испытаний определили значения параметров соосных винтов, упомянутые выше, которые гарантируют приемлемое безопасное расстояние между концами лопастей.
На рис.9 показаны измеренные в ходе летных испытаний вертолета Ка-50 углы махового движения концов лопастей в сравнении с расчетными данными.
Обобщенные результаты измерений для горизонтального полета и маневров вертолета Ка-50 представлены на рис.10, 11.
Приемлемые расстояния между концами лопастей соосного винта были определены методом математического моделирования, подтверждены результатами летных испытаний для всего утвержденного перечня маневров и успешно обеспечиваются в ходе эксплуатации вертолета.
Зависимость «перегрузка/скорость полета» для вертолета Ka-50 была рассчитана и подтверждена результатами летных испытаний как в пределах эксплуатационных ограничений (тангаж, крен, частота вращения винта, нагрузки на лопастях), так и в пределах специальных ограничений акробатического пилотажа.
Точками на рис.11 представлена часть результатов летных испытаний, а именно: для 2
Каждая точка отражает результат одного из выполненных маневров. Большая часть точек показана на рис.8. Как видно, превышения установленных ограничений в ходе испытаний не были обнаружены.
На рис.8 все данные представлены в сравнении с данными летных испытаний вертолета Tiger.
На рис. 11 показана зависимость коэффициента перегрузки от скорости полета после «косой петли» (n>y~ 3,5).
Программное обеспечение NSTAR, совместимое с аппаратурой летных испытаний и со штатными бортовыми магнитными регистраторами, было создано для обработки и анализа данных о полете вертолета Ka-50. При использовании записей, сделанных испытательной контрольно-измерительной аппаратурой вертолета, программное обеспечение NSTAR позволяет восстановить траекторию маневра и вычислить дополнительные значения параметров полета. Так, на рис.12 показан пример восстановления траектории «косой петли».