Помещаю графики движущих сил по осям S и Z к результатам приближенного расчета параметров выпуска концевой части лопасти с размером 1м.
В таблице дополнительно по секундам, соответствующим графику, даны значения текущего угла разворота лопасти в плоскости оси S и значения оборотов НВЗТ в одном из вариантов, которые может поддерживать управляющая система.
Комментарии к графикам следующие:
В расчете учтены ранее сделанные допущения для концевого отсека лопасти и посекундно рассчитано взаимодействие нормальной составляющей центробежной силы, сил Кориолиса и составляющих аэродинамических сил по осям S и Z.
Закон изменения оборотов по времени подбирался из условия, что он является главной характеристикой управляющей системы. При расчете параметров выпуска НВЗТ в целом имеются возможности для оптимизации этой характеристики за счет более высокой точности расчетов. Например, переход к расчету всей лопасти по элементам отсека с размером 0,1м снижает выходные значения некоторых сил на 20-25%.
По оси плоскости разворота S:
Движущая сила разделилась по циклу на три примерно равных участка. (Отрицательный знак силы показывает, что она действует в направлении раскрытия лопасти) До 6-й секунды (до 45 градусов разворота) превалируют составляющие сил помогающих механизму раскрытия увеличивать угол разворота лопасти. С 6-й до 12 секунды (до 78 градусов разворота) вверх берут составляющие аэродинамических сил, действующих в плоскости S. Они в данном случае подтормаживают раскрытие лопасти. И с 12-й до 18 секунды (после 78 градусов разворота) в узком диапазоне раскрытия (примерно 12 градусов) сначала возрастает и затем падает составляющая, ускоряющая раскрытие.
По оси плоскости вращения Z:
Здесь положительные значения движущей силы ускоряет вращение лопасти. Отрицательные - тормозят. Видно, что почти до 10 секунды силы действующие на отсек разгоняют его, а дальше резко тормозят (в основном за счет сил Кориолиса). Казалось бы можно возразить, что отсек быстро потеряет обороты. На самом деле такого вывода делать нельзя, потому что расчет делается только для одной крайней секции. Другие секции и лопасть в целом дают положительную общую силу продолжающую интенсивно разгонять винт до рабочих оборотов. После чего в рабочей плоскости НВЗТ поддерживает свои обороты уже за счет авторотирующих аэродинамических сил, которые, кстати, тоже распределены по диску противоречиво. На одних радиусах винт ими тормозится, на других разгоняется. Суммарная составляющая направлена в сторону поддержания оборотов, поэтому мы и имеем эффект авторотации.
В расчет намеренно не введена сила тяги концевых сопел, чтобы показать, что винт может раскрываться только за счет механизма раскрытия с использованием рассмотренных сил. Это важно знать и для понимания возможности раскрытия винта в полете вручную, если ситуация поставит перед такой необходимостью.
В нормальных условиях осуществления посадки тяга концевых сопел главным образом подключается в баланс сил на самом последнем участке, когда уже требуется не сохранять автожирную тягу НВ, а создавать на нем вертолетную тягу, для посадки по-вертолетному.
