Техника - молодёжи 2005-02, страница 20
СМЕЛЫЕ ПРОЕКТЫ ВИНТ ПРЕОДОЛЕЛ Леонид ПРИВАЛОВ, заслуженный летчик-испытатель СССР Такой авиационно-космической системы (АКС) сегодня не существует, поскольку не существует сверзву-кового несущего винта (НВ). Вертолетный не пригоден для установки на АКС — таково заключение недавних исследований, проведенных в США. Область практического применения жесткого несущего винта ограничена исключительно вертолето-строением. Исследования по его трансформации для установки на спускаемых аппаратах космических кораблей или на комбинированных ЛА не увенчались успехом из-за его больших габаритов и массы лопастей. Телескопические лопасти позволяли уменьшать размеры НВ, но применение винтового домкрата для изменения их длины вызывало утяжеление и усложнение конструкции, поэтому ни один такой винт не был доведен до лётных испытаний. Рис. 1. Гибкая лопасть КАИ: 1 — лопасть НВ; 2 — барабан для намотки лопасти; 3 — центробежный груз; 4 — стабилизатор. Профиль лопасти сформирован путем наклеивания на ленту пенополиуретана Также безуспешными оказались попытки изготовления гибкой лопасти (рис. 1), сворачиваемой на барабан. Приобретая способность к наматыванию, лопасть неизбежно теряла способность к созданию подъемной силы. Последней такой попыткой были исследования НВ с гибкими лопастями, проведенные в Казанском авиационном институте в 1985—1986 гг. При всем несовершенстве конструкции лопасти, были доказаны, возможность размотки и намотки лопасти в процессе вращения НВ возможность устойчивой работы лопасти в осевом потоке с окружной скоростью концевой части лопасти 175 м/с, подвергавшиеся ранее сомнению. В конструкции НВ изменяемого диаметра предполагается учесть недостатки, присущие известным трансформируемым роторам. Созданию лопасти НВ изменяемого диаметра способствует наличие двух главных особенностей работы лопасти вертолетного винта: 1) лопасть вертолета в неподвижном состоянии имеет большой изгиб под действием собственной массы, что говорит о малой величине ее жесткости в вертикальной плоскости. В процессе вращения НВ, под действием центробежных сил, возникает явление «динамической жесткости». Только благодаря наличию этой жесткости, лопасть приобретает способность воспринимать аэродинамические нагрузки и создавать подъемную силу; 2) практически вся величина подъемной силы образуется на концевой части лопасти, составляющей половину ее длины, за счет больших окружных скоростей на концевых участках. Исходя из того, что традиционная жесткая лопасть вертолета весьма условно может называться «жесткой», а основной прирост подъемной силы обеспечивают концевые участки, можно предложить другой вариант ее конструкции. Лопасть должна состоять из двух основных частей: жесткой аэродинамической несущей поверхности и гибкого профилированного лонжерона, наматываемого на барабан. При этом лопасть должна быть снабжена управляемым закрылком по типу закрылков, которые устанавливаются на лопастях вертолетов фирмы «Каман» (США). Неко торым подобием лопасти НВ изменяемого диметра является кордовая модель самолета, где лопасть — это вращающийся по кругу самолет с рулем высоты, а гибкий лонжерон — это кордовый шнур, связывающий моделиста, находящегося в центре круга, с самолетом. Исследования модели НВ изменяемого диаметра проводились в Московском авиационном институте в 1993—1995 гг. на винтовом приборе (рис.2). НВ имел диаметр 3 м при выпущенном положении лопастей. Экспериментальные работы осложнились урезанием в 25 (!) раз запланированного финансирования. Тем не менее удалось частично подтвердить результаты теоретических и патентных исследований: 1) возможность размотки гибкого лонжерона в виде троса под действием центробежной силы от массы лопасти и намотки на барабан при вращающемся несущем винте с помощью механизма выпуска и уборки лопастей с точной фиксацией лопасти на втулке НВ. С учетом устойчивости движения лопасти в экспериментах, есть возможность дальнейшего увеличения длины лонжерона (рис. 3); 2) площадь, ометаемая лопастями при полностью размотанных тросах (безучета поверхности описываемой тросами) в 3 раза больше площади НВ с убранными лопастями. 3) масса троса составила 1/13 массы лопасти; 4) коэффициент полезного действия несущего винта составил 0,48 при практически равных величинах аэродинамического сопротивления Рис. 2. Винтовой прибор: 1 — втулка — ромбовидная плита; 2 — лопасть; 3 — закрылок; 4 — балансировочный груз; 5 — захват положения «убрано»; 6 — токосъемник; 7 — цепной механизм выпуска и уборки лопастей; 8 — барабан намотки гибкого лонжерона; 9 — привод цепного механизма; 10 — автомат перекоса ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 2' 2 0 0 5 18 |
