Stolica.ru
    Реклама Rambler's Top100 Service     Все Кулички
 
Заневский Летописец
 
    Виртуальный орган невиртуальной жизни
01.06.2002         N 779   

О вертолетах


     В СССР долгое время издавалась серия книг "Молодежи о вооруженных силах".
     По некоторому стечению обстоятельств читать мне их не приходилось, но видеть, безусловно, видел, и не раз.
     Запомнился мне один автор: контр-адмирал Салагин.
     Я тогда еще подумал: как, наверное, было тяжело служить курсанту Салагину!

     А недавно мне попалась книга А.М.Володко "Вертолет - труженик и воин"
     Возможно, последняя в этой серии.
     Из аннотации следует, что инженер-подполковник Володко - крупный специалист в вертолетостроении.
     Скорее всего это так и есть. Но читать его популярную книгу практически невозможно.
     Общие места в рассказах о применении вертолетов сменяются трудновоспринимаемыми терминами, а затертые штампы - не менее затертыми техническими оборотами.

     Тем не менее, выбросив довольно большую часть уточнений и разных цифр, я предлагаю вам почитать, как устроена почти самая простая часть вертолета - лопасть несущего винта.

     Когда я прочитал эту главу первый раз, я подумал: "А мы удивляемся, что вертолеты (и самолеты) падают. Странно, что они вообще летают!" - ибо сложность технической задачи невероятно высока.

     Но хитроумность инженерных решений - просто изумительна.

          "Как устроен вертолет"
Несущий винт

     Несущий винт, предназначенный для создания подъемной силы и управления вертолетом, состоит из втулки и лопастей, которые крепятся к втулке с помощью шарниров или заменяющих их упругих элементов. Чем больше полетная масса вертолета, тем больше в среднем число лопастей его несущего винта. Например, несущий винт вертолета Ми-2 -трехлопастный, вертолета Ми-8 - пятилопастный, Ми-26 - восьмилопастный - рекордное количество лопастей несущего винта в мировом вертолетостроении.

     Основной силовой элемент лопасти - лонжерон. Он может быть выполнен в виде стальной круглой трубы переменного по длине сечения или в виде D-образного прессованного профиля из алюминиевого сплава по форме носка лопасти. На некоторых вертолетах, например Ка-26, лонжерон-носок изготовлен из стеклопластика.
     Лопасть несущего винта растягивается при вращении огромными центробежными силами, а также нагружается большими переменными полетными нагрузками в плоскостях тяги и вращения.
     Для обеспечения длительной прочности в условиях воздействия переменных нагрузок лонжерон должен быть цельным. Если же изготовить его из нескольких участков, соединенных болтами или муфтами, в местах стыковки возникнет концентрация напряжений и ресурс такого лонжерона будет небольшим.
     Изготовление цельнотянутого профилированного лонжерона значительной длины (от 10 до 16 метров) с изменяющимися по длине толщиной стенки и формой поперечного сечения - одна из самых сложных и дорогостоящих технологических операций современного вертолетостроения, да и вообще авиастроения.

     Для увеличения динамической прочности и долговечности наружную и внутреннюю поверхности лонжерон упрочняют наклепом и полировкой и предохраняют от коррозии несколькими слоями специальных покрытий.
     И все же...
     Ведь если при каком-то исключительно неблагоприятном сочетании различных конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов возникнет на лонжероне небольшая усталостная трещина, под действием растягивающих центробежных сил и изгибающих переменных моментов она через определенное время раскроется, разойдется, что, в конце концов, вызовет разрушение лонжерона по этому сечению, отрыв части лопасти в полете.
     Ну а последствия такого разрушения нетрудно представить - уменьшение силы тяги несущего винта и, что самое опасное, - воздействие на вертолет вращающейся неуравновешенной центробежной силы, выдержать которую не смогут ни машина, ни ее экипаж.
     Чтобы полностью обезопасить вертолет от самого маловероятного разрушения лонжерона в полете, поступают довольно остроумно и просто. По концам лонжероны устанавливают заглушки, которые обеспечивают полную герметичность внутренней полости, и в эту полость накачивают под давлением воздух. В комлевой части лопасти монтируют сигнализатор давления воздуха, который через небольшое отверстие в заглушке сообщается с внутренней полостью лонжерона.
     Сжатый воздух, попадая на чувствительный элемент сигнализатора - сильфон - сжимает его и втягивает внутрь корпуса красный сигнальный колпачок.

     Если на лонжероне появится трещина, давление воздуха в нем упадет и уравняется с атмосферным (воздух "стравит" через трещину), сила упругости сильфона вытолкнет красный колпачок сигнализатора наружу. Распространение усталостной трещины в лонжероне происходит в течение нескольких часов, поэтому при ее возникновении в полете лопасть никогда сразу не разрушится.
     При обязательном осмотре несущего винта после посадки вертолета лопасть, у которой красный колпачок сигнализатора давления окажется выдвинутым, снимают и заменяют другой. И хотя такие случаи на практике бывают крайне редко, благодаря описанной системе сигнализации повреждения лонжерона летчики, инженеры, механики всегда уверены в безотказности несущего винта, к которому "подвешен" весь вертолет, его экипаж.

     Итак, лонжерон - основа, костяк лопасти, но еще далеко не лопасть. Форму лопасти, ее аэродинамический контур образуют профилированные отсеки. Они крепятся к лонжерону на клею, что исключает опасную концентрацию напряжений при винтовых или болтовых соединениях.
     Лопасть несущего винта вертолетов Ми-6 и Ми-26 со стальным трубчатым лонжероном имеет носовые и хвостовые отсеки, лопасть несущего винта вертолетов Ми-2 и Ми-8 с дюралюминиевым лонжероном-носком имеет только хвостовые отсеки.
     Каждый отсек состоит из склеенных между собой обшивки, сотового заполнителя и боковых нервюр, образующих замкнутый жесткий контур. Отсеки изготавливают из легких алюминиевых сплавов или стеклопластика, а сотовый заполнитель - из алюминиевой фольги или даже специальной бумаги.
     Стеклопластиковые лопасти точнее реализуют оптимальный аэродинамический контур профиля, легче и долговечнее металлических, имеют более гладкую и лучше обтекаемую воздушным потоком поверхность, не подвержены атмосферной коррозии. За такими лопастями - будущее вертолетостроения.

     А в чем вообще смысл описанной конструкции лопасти, почему не сделать ее цельной, неразрезной, как лопасти воздушных винтов самолетов или гребных винтов кораблей?
     Во-первых, длина лопасти несущего винта в несколько раз больше. Поэтому, если сделать ее цельной, масса и центробежная сила лопасти были бы соответственно столь большими, что несущий винт с такими лопастями мог бы в лучшем случае поднимать в воздух лишь самого себя.
     Во-вторых, как уже отмечалось лопасть подвержена в полете воздействию переменных аэродинамических и инерционных нагрузок, вызывающих ее упругие изгибные и крутильные деформации.
     Благодаря же отсечной конструкции лопасти в ней упруго деформируется лонжерон, а хвостовые отсеки свободно перемещаются относительно друг друга, полностью передавая на лонжерон аэродинамические нагрузки. Поэтому хвостовая часть такой лопасти может быть существенно легче и вместе с тем прочнее по сравнению с неразрезной, что очень важно удешевления транспортной эффективности вертолета.

     Для защиты от обледенения при полетах вертолета вдоль всей носовой части лопасти смонтированы электронагревательные элементы из тонких лент, обклеенных стеклотканью.
     Поверх нагревательного элемента приклеена оковка из нержавеющей стали, а поверх этой оковки - еше листовая резина или синтетическая липкая лента.
     Это необходимо для защиты лопасти от эрозионного износа при полетах вертолета в условиях сильного дождя, взлетах и посадках на запыленных площадках...


Обложка      Предыдущий номер       Следующий номер
   А Смирнов    ©1999-2002
Designed by Julia Skulskaya© 2000