Несущим называется винт, тяга которого обеспечивает создание как подъемной силы, так и движущей (пропульсивной) силы. Несущий винт также предназначен для управления вертолетом.
Различают НВ:
- с жестким креплением лопастей;
- с шарнирным креплением лопастей;
- на кардане.
Существуют три классификации теории несущего винта:
- Вихревая теория Жуковского, разработанная в 1912 году;
- Импульсная теория – эта теория дает представление о количественной величине тяги несущего винта с учетом атмосферных условий (температура, плотность, влажность, давление). Основана на 3 законе Ньютона при обязательном условии – подводе мощности. За счет подвода мощности НВ сообщает воздуху импульс силы (секундная масса на скорость, расход у НВ), тогда воздух оказывает реакцию взаимодействия НВ снизу, т.е. с какой силой НВ отбрасывает воздух вниз, с такой силой воздух действует на НВ снизу вверх;
- Теория элемента лопасти – суть этой теории заключается в том, что лопасть рассматривается как состоящая из множества элементов лопасти. Подъемная сила каждого элемента в своем сечении складывается в подъемную силу лопасти, а затем несущего винта. В дальнейшем создание подъемной силы несущим винтом и управление им будем рассматривать согласно теории элемента лопасти. Она называется классической.
При вращении лопасти каждый элемент вращается по своему радиусу и у каждого элемента своя окружная скорость. С увеличением радиуса вращения окружная скорость увеличивается. Из формулы создания подъемной силы 
скорость стоит в квадрате, значит и подъемная сила по радиусу будет возрастать в квадрате. Чтобы избавиться от чрезмерных изгибательных нагрузок с удлинением лопасти подъемную силу с увеличением радиуса вращения элементов необходимо уменьшать. Для этого применяют геометрическую и аэродинамическую крутку лопасти.
|
|
Геометрическая крутка – это конструктивное уменьшение установочного угла сечения элементов лопасти от комлевого сечения к концевому.
Аэродинамическая крутка – это чередование применяемых профилей от комлевого сечения к концевому. В конструкции лопасти вертолета Ми-8 применены профили NACA -230 (до радиуса 0,3) и NACA -230M до конца. Применив оба вида крутки лопасти, добились, что подъемная сила лопасти достигает своего максимума примерно к 0,7 радиуса, а затем плавно уменьшается практически к нулю. Концы лопастей при расчетных оборотах вращения несущего винта вращаются со скоростями, близкими к скорости звука. На больших скоростях начинают происходить волновые и срывные процессы, колебания типа Флаттер, что приводит к разрушению концов лопастей.
Системы координат
Системы координат необходимы для анализа динамики движения вертолета в пространстве.
Связанная система координат – OXУZ - движется вместе с вертолетом и жестко связана с его конструкцией. Начало координат расположено в центре масс вертолета, продольная ось –OX - направлена вперед параллельно строительной горизонтали фюзеляжа, нормальная ось – OУ - вверх, поперечная ось – OZ - в сторону правого борта вертолета.
Скоростная система координат – OXaУaZa – начало координат в центре масс вертолета. Ось OXa – скоростная ось (ось сопротивления) направлена вперед, параллельна скорости полета, скорости набегающего потока. Ось OУa - ось подъемной силы перпендикулярна оси OXa. Ось OZa - боковая ось перпендикулярна оси OУa и направлена вправо.
|
|
Земная (нормальная) система координат – OХgУgZg фиксирована по отношению к Земле. Начало координат располагают в точке взлета. Ось OXg - по линии заданного курса полета. В этом случае изменение координаты Xg характеризует путь, пройденный по маршруту, координаты Yg - изменение высоты полета, координаты Zg - боковое уклонение от линии заданного пути.
Подвижная система координат – OXoУоZo движется вместе с вертолетом. Начало координат в центре масс, ось ОУо направлена вверх по вертикали, оси ОХо и OZo лежат в местной горизонтальной плоскости, относительно которой определяют угловое положение вертолета в пространстве. При этом ось ОХо может быть ориентирована параллельно оси OXg или в направлении полета.