Транспортные системы

Всё об автомобильном, ЖД и авиатранспорте в России

Конструкция вертолетов: каркас и трансмиссия

Каркасные конструкции

 

Описание каркасных конструкций вертолетов

Силовую основу вертолета составляет его каркас. К каркасным элементам можно отнести фюзеляж, хвостовую балку, крыло (если оно имеется), горизонтальное оперение (стабилизатор), вертикальное оперение (киль) (рисунок 35).

clip_image002

Рисунок 35. Каркасные элементы вертолета.

1 – носовая часть фюзеляжа, 2 – центральная часть фюзеляжа, 3 – хвостовая балка, 4 – стабилизатор, 5 – киль, 6 – капоты двигателя.

Фюзеляж служит для размещения экипажа, пассажиров, грузов, оборудования, топлива и т. д. К нему крепятся агрегаты вертолета: несущий винт, шасси, подредукторные рамы, узлы крепления двигателя, рулевой винт, крыло, оперение и т. д. Форма фюзеляжа определяется конструктивной схемой, аэродинамической компоновкой, назначением и условиями эксплуатации вертолета.

Фюзеляж должен обеспечивать возможность максимального использования его внутренних объемов, создание необходимых условий для работы экипажа и комфорта пассажиров, удобство погрузки и разгрузки, наличие люков для обеспечения доступа к различным агрегатам и системам вертолета, а также аварийных выходов для пассажиров и экипажа. У вертолетов-амфибий нижняя часть может быть выполнена в виде лодки. Фюзеляжи одновинтовых вертолетов обычно имеют длинную хвостовую балку, на которой крепится хвостовой редуктор с винтом.

Для уменьшения лобового сопротивления в горизонтальном полете ось вала несущего винта, как правило, выполняют наклоненой вперед от вертикальной оси вертолета на угол 3...6°, в результате чего фюзеляж на крейсерской скорости полета располагается почти под нулевым углом атаки. Кроме того, фюзеляж некоторых одновинтовых вертолетов скомпонован так, что ось вала несущего винта отклонена от вертикали вбок на угол 2—3°. Благодаря этому уменьшается потребное для балансировки накренение вертолета на висении и малых скоростях полета, а также обеспечивается вертикальный взлет с одновременным отрывом от земли основных стоек шасси и приземление на обе основные стойки.

Элементы конструкции, служащие для восприятия сил и моментов, образуют основную силовую схему фюзеляжа. В общем случае она включает в себя продольный и поперечный набор силовых элементов и обшивку.

Крыло не обязательно для полета вертолета, хотя несколько увеличивает дальность крейсерского полета, но на режимах висения, вертикальных перемещений и малых скоростей горизонтального полета оно уменьшает весовую отдачу машины. Крыло на современных вертолетах используют для подвески различного оборудования (вооружения, грузов и т. д.). Кроме того, крыло несколько улучшает балансировку и устойчивость вертолета, а при соответствующих размерах может быть использовано для размещения в нем топливных баков и убирающегося в полете шасси. На винтокрылых летательных аппаратах поперечной схемы оно осуществляет крепление несущих винтов.

Оперение предназначено для обеспечения устойчивости, управляемости и балансировки вертолета. Стабилизатор служит для улучшения характеристик продольной балансировки и устойчивости вертолета. Применяют неуправляемый и управляемый стабилизатор. Стабилизатор устанавливают на конце хвостовой балки для максимально возможного увеличения расстояния до центра масс воздушного судна, а также уменьшения вредного индуктивного воздействия несущего винта. На одновинтовых вертолетах с длинной хвостовой балкой площадь стабилизатора значительно меньше, чем на соосных. Компоновка соосного аппарата, как правило, не позволяет осуществить достаточный вынос стабилизатора, поэтому увеличивают его площадь для обеспечения приемлемой продольной устойчивости.

Киль на одновинтовом вертолете, так же как и крыло, не обязателен для полета, а на взлетно-посадочных режимах он, как и крыло, ухудшает летные данные. Однако при наличии концевой балки целесообразно превратить ее в киль, благодаря чему достигается частичная разгрузка рулевого винта на больших скоростях полета и повышение путевой устойчивости вертолета. Кроме того, в киле может размещается «фенестрон». Как правило, киль имеет толстый несимметричный профиль, трапециевидную форму в плане (при виде сбоку), расположен под углом 30—60° к продольной оси хвостовой балки и повернут влево относительно вертикальной плоскости симметрии фюзеляжа на угол 5—7°. На режиме горизонтального полета киль создает боковую аэродинамическую силу, направленную в сторону силы тяги рулевого винта.

На соосных вертолетах, как правило, устанавливают мощное вертикальное оперение с рулями поворота, которые способствуют улучшению путевой управляемости вертолета на режимах горизонтального полета. Это необходимо вследствие малого удаления килей от центра масс аппарата.