Вопросы теории вертолетов, спорим, рассуждаем, объясняем...

[vert]

@ vk8

Давно  еще до этого письма  на Роторфлае пробовали заклинить ГШ (упорами на торсионе), типа Ансата хотели, но при полете вперед (скорость 60-70 км/час) получили жуткую вибрацию, чуть не разломав вертолет, летчик сразу сел и сказал вертайте все назад как было раньше.

 

[vk8]

О, спасибо! Это ценная информация, из прктики! У вас на Ротор-флае двулопастный винт, надо бы подобное проделать с 3х лопастным. Если удастся получить скорость полета 100 км/ч без вибраций, это будет приемлемый вариант.

 

[niksann]

Повторюсь - на Во-105 или ЕС-145 роль упругих шарниров выполняет спец.комлевая  часть лопасти. На фото видно, что прогиб именно в комле максимален.

Андрей, я сто раз видел как висят, по крайней мере мои, лопасти. Они все имеют максимальный прогиб именно в этом месте, сразу после комлевого утолщения. Но спорить не буду, у Вас больше информации, Вам виднее.
Да и в конце концов не из Реголита же сделаны эти лопасти, что американцы с луны натаскали. Тот же карбон... если только в него резины еще не натолкали!? :-?
Другими словами эта тема не та тема, что в соседней ветке про обруч на винте, вполне может и пообсуждаться. Кому это конечно интересно. Мне точно интересно.

 

[vk8]

И еще, господа специалисты, пожалуйста проконсультируйте меня да и вообще полезно будет узнать остальным интересующимся о Кориолисовых силах применительно к несущим винтам вертолетов?
Для более простого понимания вопроса давайте рассматривать несущий винт в вакууме, то есть лишенный всяческих аэродинамических сил. Так как сила Кориолиса не является аэродинамической.
Объясните подробно на пальцах, как действует данная сила, и к чему она приложена ?

 

[vert]

Андрей, я сто раз видел как висят, по крайней мере мои, лопасти. Они все имеют максимальный прогиб именно в этом месте, сразу после комлевого утолщения.

Николай! Твои лопасти тоже не жесткие в комле и могут использоваться на жестких винтах!!!
Вот текст   из книги: Альбом втулок НВ. 1978г.
Смысл тот же, что и в письме - стеклопластик рулит!

 

[vert]

пожалуйста проконсультируйте меня да и вообще полезно будет узнать остальным интересующимся о Кориолисовых силах применительно к несущим винтам вертолетов? 

Когда фигурист на коньках прижимает к себе руки и группируется - он увеличивает скорость вращения. Так же и лопасть при взмахе приближает ц.т. к оси вращения и изгибается вперед в плоскости вращения (или проворачивается в вертикальном шарнире).Это и есть кориолисовая сила.

 

[vk8]

А еще вместо дорогостоящих тяжелых подшипников там применен композитный торсион на восприятие осевой нагрузки. Или это проволочная намотка ?

 

[vk8]

vert про фигуриста понял, количество движения (импульс по новомодному) остается тем же, но число оборотов растет.

Значит, кориолисова сила в вакууме никак не может проявиться на деталях несущего винта?

Изгиб лопасти вперед и поворот на вертикальном шарнире может быть связан с чем угодно, в первую очередь с аэродинамическими силами. (разным лобовым сопротивлением наступающей и отступающей лопастей в полете).
А если на стоянке стоящий вертолет, с работающим двигателем, то отклонение РЦШ приведет к отклонению конуса винта. То есть в систему вводится некий циклический шаг, что приводит к циклическому изменению угла атаки лопастей, и циклическому изменению сопротивления каждой лопасти. И в сочетании с подведенным вращающим моментом от двигателя ко втулке, лопасти начнут демонстрировать поворот на вертикальных шарнирах именно из-за аэродинамических нагрузок. Где тут мифическая кориолисова сила ? Ее вообще нужно выбросить и никогда о ней не вспоминать. Либо она если и есть то ее доля настолько ничтожна, что может не приниматься во внимание. Это как обоснование размыва берегов рек и неравномерного износа рельсов из за вращения Земли.

В книжке "Аэродинамика вертолетов" Д.И. Базов написано, что кориолисова сила приводит к моменту в 10 тонн/метр, при длине лопасти 20 метров. Это исходя из сухих цифр. Формулы в которой ничего не учитывается, что касается упругости самой лопасти и вообще системы в целом. Это расчет при допущении, что это идеально жесткое плечо. А если там поворот на доли или единицы градуса, то о чем вообще разговор, это снивелируется упругими деформациями практически с нулевым результирующим моментом 

 

[niksann]

Ее вообще нужно выбросить и никогда о ней не вспоминать. Либо она если и есть то ее доля настолько ничтожна, что может не приниматься во внимание.

При просто завале конуса кориолис уже будет и вполне ощутимый. Поэтому нужно строить вертолет, чтобы конус заваливался только при эволюциях. Но это уже другая тема. 
Спасибо за фото торсиона. Для ровинга прямо что дохтор прописал.

Немножко не так нарисовал соединяющую линию, но не суть.

 

[vk8]

Да Николай, я понял. Спасибо за наглядное представление.
Тут надо учитывать темп, с котрым лопасть будет опережать основное вращение втулки и рассматривать в комплексе с упругими деформациями системы. Я выше подредактировал свое сообщение, и считаю что сила Кориолиса это последнее, на что нужно обращать внимание, так же как на сухую математику. Подходить к проблеме с умом. Ибо там оприруют  абсолютно жесткими объектами а внесение нежесткости сделает вычисления неподъемными и только какой нибудь пакет для моделирования осилит это.

Это примерно как если взять длинную трубу метров 100, надеть ее на гаечный ключ и начать перемещать противоположный конец на 1 метр прикладывая усилие 1 кг. По цифрам на ключе будет момент  100 кг/м, а в реальности нисколько, из за изгиба трубы на таком пролете.

 

[vk8]

Вот здесь лучше видно, что он из ровинга и выполнен.
И в нашем случае, конструкция осевого шарнира упрощается до безобразия Ставим 2 игольчатых подшипника, можно даже самопальных. Никаких тяжелых упорных подшипников, никакой замены смазки.

 

[vk8]

Здесь видно масштаб для BO-105

 

[d_v]

Это примерно как если взять длинную трубу метров 100, надеть ее на гаечный ключ и начать перемещать противоположный конец на 1 метр прикладывая усилие 1 кг. По цифрам на ключе будет момент  100 кг/м, а в реальности нисколько, из за изгиба трубы на таком пролете.

С цифрами все в порядке. Если на противоположном конце будет усилие 1 кГ, то момент на ключе будет 100 кГ*м (не кг/м).
И никак иначе.
Другой вопрос, что, чтобы на этом противоположном конце 100-метровой трубы (например, водопроводной 3/4") создать усилие 1 кГ, надо переместить этот конец довольно далеко, побольше чем на 1 метр.

 

[vk8]

Вы правы, все так. Я не корректно выразился, когда печатал  пример. И конечно же кг умноженное на метр а не деленое. Но пример корректный, с учетом того, что Кориолисова сила как раз и ограничится некоторым небольшим ускорением либо замедлением  лопасти относительно равномерного вращения втулки. В этом случае аналогично перемещению конца трубы на 1 метр. Я забыл сравнить трубу с абсолютно жестким стержнем, а его перемещение на 1 метр с силой 1 килограмм дало бы соответствующий момент на ключе.

 

[Depeche]

Еще подожду может все же кто-то присоединится к обсуждению в конструктивном русле,

Общение буквами имеет свои особенности- не видно что за человек, иногда непонятно что вообще хочет...  :
Вы ясно не обозначили цель данной темы...... [highlight]не в курсе базовых законов[/highlight] устройства и [highlight]летания вертолётов...[/highlight]

Пожалуй присоединюсь :
Есть свои три копейки тыщи вставить. Только вот это ...желтеньким... - это, наверное, больше про меня написанно :-[.... а представление вообще о том из чего этот "шайтан-вентилятор", как я их (вертолеты) всегда называл, сделан, куда чего и нафига там у него крутится лишь пять лет назад получил  (точнее начал получать :-/), когда нелегкая каким то чудным образом занесла технарем в вертолетную компанию... И вот четыре года тяну лямку инженера ВиД (кстати, красно-белый зёбр в 962м ответе один из полутора десятков моих подопечных Сапсанов : :-X :-X) до сих пор не имею полного представления как эта арба летает :-[ :-[ :-[  Прошу не пинать сходу, что с таким-то рыл.. фейсом, да в калашный ряд, просто сам самолетами одержим, типа первая любовь.. на всю ж.. и всё такое (хотя первый полет на планере оставил чувство: всё что жил (всё что летал) - всё зря! ). Сложность Т.З. по созданию хеликоптера цепляет неподдельный интерес, и людям, взявшимся за такую задачу - искренне тридцать три раза "КУ"! Только чем дальше в лес - тем толще санита.. больше оснований полагать (тут очень в тему поговорка: в своем краю пророков нет!), что этого самого ПОЛНОГО представления вообще ни кто не имеет :'( А мне так и вообще... :-/ Впрочем (из позитивного ): ни для кого (во всяком случае для имеющих хоть какое то авиационное образование(не панацея!)) не секрет, что аэродинамика - дама сугубо эмпирическая, и, не применяя модель "дорогу осилит идущий", здесь не обойтись ни как!!! Но беда в том, что мир всё больше и больше захватывают(-тили) эФИКТИВНЫЕ МЕНЕДЖЕРЫ, в связке с ними "инженеры-дизайнеры" :STUPID а (ещё Владимир Семёнович спел) настоящих буйных мало - вот и нету вожаков ( :'( :'( Ну а для одержимых истинными(авиационными!) целями стопятьсот "на развитие малой авиации" (я так говорю, когда мне надо что-то на большое дело с еродрома утащить)  раздобудем/разузнаем
И тут Остапа понесло... одни смайлики получились ;D
По существу

[highlight]полужесткого винта как на Ансате[/highlight], или жесткого с Во-105

Ссори, а что значит "полужесткого"?? :-?

На Ансате торсион  изгибается на взмах, кручение и в плоскости вращения (заменяет все шарниры), лопасть - жесткая. На Во-105 - титановая втулка с только осевым шарниром, а на взмах и в плоскости вращения гнется нежесткий комель лопасти.

Суть, конечно же, догнал! Удалил бы, но кнопка выключения уже была нажата (просто в реальной жизни (в смысле у эксплуатантов) подобные определения не встречаются). Тем не менее предлагаю вам пересмотреть своё видение конструктива ансатовской втулки. (кстати лежит у меня (конторы) в ангаре, а особо интересующихся могу пригласить) Так вот: торсион Ансата - это 60(!)мм переклея стекла и резины (на строит. фанеру похоже ), по сравнению с ним лопасть - это просто палочка от мороженного! И закручивает его жесткий на кручение чулок (уж не знаю кто его в тех.описании кожухом обозвал ) Конечно, ничего абсолютно жесткого в природе не существует, но на взмах и уж тем более в плоскости вращения он точно работает не больше (скорее меньше), чем крыло у боинга. Как осевой ш. - это да! И работают при этом те три выреза в торсионе (на картинке в ответе 952) размеры и форма которых совсем не сразу появились. Опыты это всё! Мало того жесткость этого самого торсиона зависит от температуры на столько, что диапазон этих изменений, честно говоря, меня шокировал. Как то случилось форму проводить в -40 (не шутка) - воочию убедился почему по регламенту ниже -30 надо греть втулку. Когда стали мерить люфты на ушках тяг - мы не смогли его провернуть!!! Он был как дюралевая плита, при том, что после 15 мин прогрева стал как связка сосисок! Вы думаете кто то его считал каким-то невообразимо хитровыеб...м сверхкомпьютерным методом??!! Я тоже когда то так думал... И картинка эта в стиле фильма "Матрица" появилась много позже самого лонжерона... :-/

 

[vk8]

Depeche, Спасибо за ценную информацию из практики!
Скажите пожалуйста, на что опирается чулок непосредственно у самого основания, где приаттачена тяга? Как выполнен этот узел ?

А если есть возможность пожалуйста сделайте макро фото с линейкой переклея стекла с резиной. Для оценки толщины тех самых листов  текстолита. Я так понимаю там обычный качественый стеклотекстолит из Т-25 завулканизированный с прослойками резины? Думаю многим будет интересно на это взглянуть.

 

[vert]

@ vk8

Немного для понимания работы жесткого винта. См. рис.
При маховом изгибе лопасти в дополнение обычного изгиба балки, еще возникают т.н. «пакетные напряжения» в торсионе от центробежной силы. Т.е. деформация растяжения  материала по нижней поверхности пластин торсиона (или комля лопасти) больше, чем по верхней из-за толщины торсиона. И эти напряжения в отличии от изгиба обычной балки растут наоборот - чем толще торсион, тем больше, так же и от кручения лопасти. Поэтому толщина торсиона или комлевая часть лопасти очень ограничена этими «пакетными напряжениями», а тоньше тоже нельзя по прочности и деформации торсиона на свес лопасти  и чисто от растяжения центробежки. Нужен жесткий компромисс. Эти пакетные напряжения очень велики из-за большой величины центробежки  даже при малых углах взмаха.  А неконтролируемый боковой завал конуса на соосниках большой.  Например, у Ка-26 сближение лопастей уже на скорости 50 км/час  около 30%, т.е. примерно 2 градуса.
Поэтому Сикорский пошел по пути увеличения жесткости на изгиб угольной лопасти  и соответственно  электронного управления углом лопасти  по азимуту, для снижения махового движения и напряжений в конструкции.
Повторюсь – на небольших  одновинтовых можно попробовать жесткий винт, при условии замера в полете тензометрией напряжений в несущей системе, на сооснике – без серьезного расчета не стоит пытаться этого делать.
Кстати, я нигде не видел полет японского соосника Gen-4 на скорости, только висение и перемещения на малой скорости,  наверное боятся что лопасти сломаются?

 

[vert]

@ Depeche

Жесткость резины в торсионе Ансата, также и в эластомерах Ми-28 на морозе высока только в момент запуска, дальше от работы лопасти по шагу уже на раскрутке все разогревается и ок!
@ vk8

На фото выше по моему представлены стальные торсионы в обрезиненной оболочке, на Во-105 - именно стальные пластины.
Я делал такие на сооснике  Флип-2 ( сейчас немецкий СОАХ), во первых сложно и дорого делать в производстве, во вторых от них при закручивании от центробежки ощутимое обратное сопротивление возникает. И эта оборотная вибрация передается на все управление и ручку, что очень неприятно для летчика. На больших же машинах все идет через гидравлику и не передается дальше. А вот обычный упорный подшипник в осевом шарнире на сверхлегком вертолете - все ок, никаких вибраций  и дешево при ремонте менять, через 500 часов.

 

[vert]

я сто раз видел как висят, по крайней мере мои, лопасти. Они все имеют максимальный прогиб именно в этом месте, сразу после комлевого утолщения.

Николай!  Посмотри разницу твоих и жестких угольных лопастей при одинаковом весе!
Поэтому твои лопасти  можно наверное смело и на жесткий винт типа Во-105 ставить .
Собственная частота на взмах  на стоянке без вращения - у твоих-2,6 герца,  угольных 4,0 герца, т.е. в 1,5 раза выше. Угольные с углом конусности стоят и не прогибаются.

 

[niksann]

Я вот тоже склоняюсь к мысли, что торсионы, эластомеры круто, а упорный подшипник весит 250 грамм. Да и 500 часов еще надо постараться на самодельном вертолете налетать. Может так случиться, что ресурс всего вертолета в целом ограничиться наземными испытаниями. Мало ли примеров.
Некоторые вот даже на радиально упорных подшипниках делают.

По жестким винтам Бо-105 все понятно, спасибо, есть повод задуматься.
С моими лопастями у Валеры появились проблемы с жесткостью на кручение, поэтому если есть возможность то лучше уголь, конечно.