Взлетно-посадочные устройства вертолетов

Само название говорит о том, что взлетно-посадочные устройства предназначены для обеспечения взлета и посадки вертолетов. Кроме того, шасси вертолетов служит для стоянки и передвижения вертолета по земле (по воде) при рулении или буксировке.
По конструкции шасси вертолетов могут быть очень разнообразными, но все они сводятся к трем типам: колесному, полозковому и поплавковому. Иногда на вертолет устанавливается комбинированное шасси, например, колесное с надувными (при необходимости) баллонами. Для восприятия нагрузок, действующих на вертолет при посадке и передвижении по земле (например, энергии удара при приземлении), шасси кроме колес снабжается амортизаторами. Амортизаторы поглощают кинетическую энергию движущегося вертолета, превращая ее в работу сил обжатия амортизационных стоек. Пневматики колес при их обжатии также (хотя и незначительно) поглощают энергию удара.

Основной схемой шасси на современных вертолетах является колесное шасси с передней носовой стойкой. Эта схема обеспечивает вертолету хорошую путевую устойчивость при разбеге и пробеге, а также наиболее простую и безопасную посадку в условиях плохой видимости и на неподготовленные площадки. При этом обычно устанавливается также хвостовая опора для предохранения рулевого винта от удара о землю в случае неправильной или грубой посадки. Иногда на вертолетах имеется не одна, а две носовые стойки, например, на Ми-4 и Ми-10. Основным преимуществом колесного шасси перед полозковым является обеспечение возможности движения вертолета по земле с достаточно большими скоростями (до 80 км/ч), что позволяет при необходимости выполнять взлет и посадку по-самолетному.

Полозковое шасси проще и имеет меньшую массу, чем колесное. Амортизация в нем осуществляется за счет изгиба самой конструкции шасси, выполняющей роль рессор. Для перемещения вертолета по земле на полозках устанавливаются небольшие колеса. С помощью кривошипа их можно опустить ниже уровня полоза, что позволяет передвигать вертолет по земле.

Поплавковое шасси обеспечивает посадку вертолета на воду (и на землю) и удержание его на плаву. Полозковое и поплавковое шасси применяются в основном на некоторых легких вертолетах. В полете неубирающиеся стойки и колеса (поплавки) шасси испытывают значительные силы сопротивления воздуха, особенно при полете на больших скоростях. Сопротивление неубирающегося шасси может составлять до 30 - 40% всей силы лобового сопротивления ненесущих частей вертолета. Известно, что мощность, затрачиваемая на преодоление сил сопротивления воздуха, возрастает пропорционально скорости полета вертолета в третьей степени. Поэтому с увеличением скорости полета все более настоятельной становится задача уборки шасси в полете.

Убирающееся шасси получается тяжелее, чем неубирающееся. Поэтому уборка шасси в полете целесообразна в том случае, если мощность, затрачиваемая на преодоление сил аэродинамического сопротивления неубирающегося шасси, больше мощности, потребной для перевозки дополнительной массы системы уборки шасси. Такие условия создаются обычно при скоростях полета более 250 км/ч.

Поэтому на современных скоростных вертолетах применяются убирающиеся в полете шасси. Обычно колеса и стойки шасси убираются в специальные ниши фюзеляжа. Это обеспечивает существенное снижение лобового сопротивления вертолета, что облегчает получение заданных максимальных скоростей полета. Уборка и выпуск шасси в разрешенном диапазоне скоростей полета практически не влияют на поведение и балансировку вертолета.

Передняя и главная опора убирающегося шасси вертолета Ка-50.

Конструктивно-силовые схемы стоек колесных шасси
Совокупность всех элементов, передающих нагрузки от колес к планеру вертолета, называются стойкой шасси.
Для наиболее распространенного, колесного шасси используются ферменные, балочные, и рычажные схемы.
Ферменные стойки шасси имеют большие размеры, значительное аэродинамическое сопротивление и существенно портят внешний вид вертолета. Ферменная пирамидальная силовая схема состоит из трех стержней, которые шарнирно крепятся к силовым элементам нижней части фюзеляжа. Они воспринимают боковые и лобовые нагрузки от колеса. Кинетическая энергия вертолета при посадке воспринимается амортизатором, встроенным в стержень фермы.

Земной резонанс
У вертолета находящегося на поверхности земли, по какой-либо причине лопасти могут повернуться на вертикальных шарнирах и занять положение, показанное на рисунке. Центр тяжести винта при этом не совпадет с осью вала. Появится центробежная сила, которая при вращении вызовет гармонические реакции в опорах вала. Эти реакции действуют на фюзеляж. Однако вследствие обжатия амортизационных стоек и деформации пневматиков колес появляются колебания стоящего на земле вертолета.

Винт с отклоненными относительно вертикального шарнира лопастями.
Колебания фюзеляжа на податливом шасси могут совпадать по частоте с колебаниями колебания лопастей относительно вертикальных шарниров. Колебания могут интенсивно возрастать в некотором диапазоне угловых скоростей и течении небольшого промежутка времени привести к разрушению летательного аппарата. Такое явление называется земным резонансом.

Земной резонанс можно снизить, введя демпфирование. Оно должно быть обеспечено как в вертикальном шарнире, так и в амортизационной стойке. Установленный на вертикальном шарнире демпфер позволяет снижать колебания описанного типа. Весьма эффективным средством снижения земного резонанса является использование амортизаторов, эффективных на всех наземных режимах или введение специальных демпферов поперечных колебаний вертолета. В целом, каждый тип вертолета проходит проверку на возможность земного резонанса и отстройку собственных частот колебаний.

Топливная система
Топливная система служит для бесперебойной подачи горючего в двигатели. Топливо на борту размешается в баках. Баки могут быть как жесткие металлические, так и мягкие резиновые. Размещаются они, как правило, под полом фюзеляжа. Однако, кроме основных, бывают дополнительные, размещаемые внутри фюзеляжа, подвесные - снаружи летательного аппарата. Многие вертолеты имеют расходные баки, расположенные вблизи двигателей. В них перекачивается топливо перед подачей в камеру сгорания. Баки имеют магистрали, которые соединяют их между собой. По пути к точке потребления топливо проходит очистку в фильтрах. Из него удаляются твердые частицы. Для того, чтобы в баке не возникало разрежение применяется дренаж – соединение с атмосферой через клапаны. Вблизи двигателей устанавливается пожарный кран, необходимый для быстрой отсечки горючего при возникновении пожара в силовой установке. В основных или расходных баках обязательно присутствует датчик аварийного остатка топлива. При достижении этого уровня посылается сигнал в кабину экипажа, который может быть синхронизирован с автоматическим радиосигналом. Схема топливной системы вертолета представлена на рисунке.

Схема топливной системы вертолета.
1 - левый топливный бак, 2 – правый топливный бак, 3 – датчик аварийного остатка топлива,

4 – дренаж, 5 – датчик давления управляющий насосами, 6 - указатель уровня заправки топливом,

7 - верхняя соединительная магистраль, 8 - нижняя соединительная магистраль, 9 – клапаны доступа топлива из дополнительных топливных баков, 10 – насосы, 11 – датчик указателя давления топлива, 12 – датчик уровня топлива,

13 – обратный клапан, 14 – дренажный клапан, 15 – фильтры,

16 – пожарный кран, 17 – система управления подачей топлива в двигатель,

18 – подкачивающий насос, 19 – кран, совмещенный с выключателями насосов, 20 – клапан слива избытка топлива.

Размещение двигателей на вертолетах определяется типом двигателей.

Силовые установки вертолетов в зависимости от размеще­ния делятся на внутренние, расположенные внутри фюзеляжа, и внешнее, расположенные в отдельных гондолах или сверху фюзеляжа.

Поршневые двигатели располагаются в основном внутри фюзе­ляжа (рис, а, б). При таком расположении значительно уменьшается объем фюзеляжа для размещения грузов и необходи­мо -наличие системы охлаждения двигателя. Поршневые двигатели могут также располагаться на пилонах (рис, ж).

Газотурбинные двигатели располагаются на фюзеляже сверху впереди

(рис, в, г) или сзади несущего винта. Такое рас­положение позволяет высвободить в фюзеляже дополнительные объемы для размещения грузов.

На двухвинтовых вертолетах продольной схемы газотурбинные двигатели смогут располагаться и внутри- фюзеляжа, и вне его (рис, д).

На тяжелых вертолетах, поперечной схемы двигатели с главны­ми редукторами размещаются под несущими винтами (рис, е).

Поршневые двигатели крепятся к фюзеляжу вертолетах помощью сварных пространственных трубчатых форм, выполненных из ле­гированной стали.

В местах крепления двигателя к раме или в месте крепления рамы к вертолету устанавливаются демпферы (амортизаторы).

Газотурбинные двигатели крепятся к каркасу вертолета с по­мощью отдельных узлов или подкосв. Так как при работе ПТД больших вибраций не возникает, то амортизация может не применяться. В отдельных случаях амортизация применяется с целью изо­ляций двигателя от вибраций фюзеляжа вызванных работой несущего винта.

Авторота́ция (др.-греч. αὐτός — сам; лат. rotatio — вращение) — режим вращения воздушного винта летательного аппарата или турбины двигателя, при котором энергия, необходимая для вращения, отбирается от набегающего на винт потока. Термин появился между 1915 и 1920 годами в период начала разработок вертолётов и автожиров и означает вращение несущего винта без участия двигателя.

Автомат перекоса это устройство, позволяющее менять углы установки лопастей несущего винта и соответственно, величину и направление равнодействующей аэродинамических сил винта. При помощи автомата перекоса производится общее и циклическое изменение углов установки лопастей на каждом обороте несущего винта. Циклическое изменение углов установки лопастей позволяет производить управление вертолетом в продольном и поперечном направлениях с помощью соответствующего наклона автомата перекоса.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: