Из какого металла сделаны лопасти вертолета

Обновлено: 20.05.2024

Лопасти несущего винта вертолета надо построить так, чтобы они, создавая необходимую подъемную силу, выдерживали все возникающие на них нагрузки. И не просто выдерживали, а имели бы еще запас прочности на всякие непредвиденные случаи, которые могут встретиться в полете и при техническом обслуживании вертолета на земле (например, резкий порыв ветра, восходящий поток воздуха, резкий маневр, обледенение лопастей, неумелая раскрутка винта после запуска двигателя и т. д.).

Одним из расчетных режимов для подбора несущего винта вертолета является режим вертикального набора на любой избранной для расчета высоте. На этом режиме из-за отсутствия поступательной скорости в плоскости вращения винта потребная мощность имеет большую величину.

Зная приблизительно вес конструируемого вертолета и задаваясь величиной полезной нагрузки, которую должен будет поднимать вертолет, приступают к подбору винта. Подбор винта сводится к тому, чтобы выбрать такой диаметр винта и такое число его оборотов в минуту, при которых бы расчетный груз мог быть поднят винтом отвесно вверх с наименьшей затратой мощности.

При этом известно, что тяга несущего винта пропорциональна четвертой степени его диаметра и только второй степени числа оборотов, т. е. тяга, развиваемая несущим винтом, более зависит от диаметра, чем от числа оборотов. Поэтому заданную тягу легче получить увеличением диаметра, чем увеличением числа оборотов. Так, например, увеличив диаметр в 2 раза, получим тягу в 24 = 16 раз большую, а увеличив число оборотов в два раза, получим тягу только в 22 = 4 раза большую.

Зная мощность двигателя, который будет установлен на вертолете для приведения во вращение несущего винта, сначала подбирают диаметр несущего винта. Для этого применяют следующее соотношение:

Лопасть несущего винта работает в очень тяжелых условиях. На нее действуют аэродинамические силы, которые ее изгибают, скручивают, разрывают, стремятся оторвать от нее обшивку. Чтобы «противостоять» такому действию аэродинамических сил, лопасть должна быть достаточно прочной.

При полетах в дождь, в снег или в облаках при условиях, способствующих обледенению, работа лопасти еще более усложняется. Капли дождя, попадая на лопасть с огромным» скоростями, сбивают с нее краску. При обледенении па лопастях образуются ледяные наросты, которые искажают ее профиль, мешают ее маховому движению, утяжеляют ее. При хранении вертолета на земле на лопасть разрушающе действуют резкие изменения температуры, влажность, солнечные лучи.

Значит, лопасть должна быть не только прочной, но она еще должна быть невосприимчивой к влиянию внешней среды. Но если бы только это! Тогда лопасть можно было бы сделать цельнометаллической, покрыв ее противо-коррозийным слоем, и задача была бы решена.

Но есть еще одно требование: лопасть, кроме этого, должна быть еще и легкой. Поэтому ее изготовляют полой За основу конструкции лопасти берут металлический лонжерон, чаще всего — стальную трубу переменного сечения, площадь которого постепенно или ступенчато уменьшается от корневой части к концу лопасти.

Лонжерон, как главный продольный силовой элемент лопасти, воспринимает перерезывающие силы и изгибающий момент. В этом отношении работа лонжерона лопасти схожа с работой лонжерона самолетного крыла. Однако на лонжерон лопасти действуют в результате вращения винта еще центробежные силы, чего нет у лонжерона крыла самолета. Под действием этих сил лонжерон лопасти подвергается растяжению.

К лонжерону привариваются или приклепываются стальные фланцы для крепления поперечного силового набора — нервюр лопасти. Каждая нервюра, которая может быть металлической или деревянной, состоит из стенок и полок. К металлическим полкам приклеивается или приваривается металлическая обшивка, а к деревянным полкам приклеивается фанерная или пришивается полотняная обшивка или к носку приклеивается фанерная обшивка, а к хвостику пришивается полотняная, как показано. В носовой части профиля полки нервюр крепятся к переднему стрингеру, а в хвостовой части — к заднему стрингеру. Стрингеры служат вспомогательными продольными силовыми элементами.

Обшивка, покрывающая полки нервюр, образует собой профиль лопасти в любом ее сечении. Наиболее легкой является полотняная обшивка. Однако во избежание искажения профиля в результате прогиба полотняной обшивки на участках между нервюрами, нервюры лопасти приходится ставить очень часто, примерно через 5—6 см одна от другой, что утяжеляет лопасть. Поверхность лопасти с плохо натянутой полотняной обшивкой выглядит ребристой и обладает низкими аэродинамическими качествами, так как ее лобовое сопротивление велико. В процессе одного оборота профиль такой лопасти меняется, что способствует появлению дополнительной вибрации вертолета. Поэтому полотняная обшивка пропитывается аэролаком, который по мере своего высыхания сильно натягивает полотно.

При изготовлении обшивки из фанеры жесткость лопасти увеличивается и расстояние между нервюрами может быть увеличено в 2,5 раза по сравнению с лопастями, обтянутыми полотном. Для того чтобы уменьшить сопротивление, поверхность фанеры гладко обрабатывается и полируется.

Хороших аэродинамических форм и большой прочности можно добиться, если изготовить полую цельнометаллическую лопасть. Трудность ее производства состоит в изготовлении переменного по сечению лонжерона, который образует носовую часть профиля. Хвостовая часть профиля лопасти изготовляется из листовой металлической обшивки, которую передними кромками заподлицо приваривают к лонжерону, а задние кромки склепывают между собой.

Профиль лопасти винта вертолета выбирается с таким расчетом, чтобы при увеличении угла атаки срыв обтекания возникал на возможно больших углах атаки. Это необходимо для того, чтобы избежать срыва обтекания на отступающей лопасти, где углы атаки особенно велики. Кроме того, во избежание вибраций профиль надо подобрать такой, у которого бы при изменении угла атаки не менялось положение центра давления.

Очень важным фактором для прочности и работы лопасти является взаимное расположение центра давления и центра тяжести профиля. Дело в том, что при совместном действии изгиба и кручения, лопасть подвержена самовозбуждающейся вибрации, т. е. вибрации со все возрастающей амплитудой (флаттеру). Во избежание вибрации лопасть должна балансироваться относительно хорды, т. е. должно быть обеспечено такое положение центра тяжести на хорде, которое исключало бы самовозрастание вибрации. Задача балансировки сводится к тому, чтобы у построенной лопасти центр тяжести профиля находился впереди центра давления.

Продолжая рассматривать тяжелые условия работы лопасти несущего винта, необходимо отметить, что повреждение деревянной обшивки лопасти каплями дождя может быть предотвращено, если вдоль ее передней кромки укрепить листовую металлическую окантовку.

Борьба же с обледенением лопастей представляет собой более сложную задачу. Если такие виды обледенения в полете, как иней и изморозь, большой опасности для вертолета не представляют, то стекловидный лед, постепенно и незаметно, но чрезвычайно прочно наращивающийся на лопасти, приводит к утяжелению лопасти, искажению ее профиля и, в конечном счете, к уменьшению подъемной силы, что приводит к резкой потере управляемости и устойчивости вертолета.

Существовавшая одно время теория о том, что лед вследствие машущего движения лопастей будет в полете скалываться, оказалась несостоятельной. Обледенение лопасти начинается раньше всего у корневой части, где изгиб лопасти при ее машущем движении невелик. В дальнейшем слой льда начинает распространяться все дальше к концу лопасти, постепенно сходя на нет. Известны случаи, когда толщина льда у корневой части достигала 6 мм, а у конца лопасти — 2 мм.

Предотвратить обледенение возможно двумя путями.

Первый путь — это тщательное изучение прогноза погоды в районе полетов, обход встретившихся по пути облаков и изменение высоты полета с целью выхода из воны обледенения, прекращение полета и т. д.

Второй путь — это оборудование лопастей противо-обледенительными устройствами.

Известен целый рад этих устройств для лопастей вертолета. Для удаления льда с лопастей несущего винта может

быть применен спиртовой противообледенитель, который разбрызгивает на передней кромке винта спирт. Последний, смешиваясь с водой, понижает температуру ее замерзания и препятствует образованию льда.

Скалывание льда с лопастей винта может быть осуществлено воздухом, который нагнетается в резиновую камеру, проложенную вдоль передней кромки несущего винта. Раздувающаяся камера надкалывает ледяную корку, отдельные куски которой затем сметаются с лопастей винта встречным потоком воздуха.

Если передняя кромка лопасти винта сделана из металла, то ее можно подогревать или электричеством, или теплым воздухом, пропускаемым через трубопровод, проложенный вдоль передней кромки несущего винта.

Будущее покажет, какой из этих способов найдет себе более широкое применение.

Для аэродинамических характеристик несущего винта большое значение имеют число лопастей несущего винта, и удельная нагрузка на ометаемую винтом площадь. Теоретически число лопастей винта может быть любым, от одной бесконечно большого их числа, настолько большого, что они в конечном счете сливаются в спиральную поверхность, как это предполагалось в проекте Леонардо да Винчи или в вертолете-велосипеде И. Быкова.

Однако есть какое-то наиболее выгодное число лопастей. Число лопастей не должно быть меньше трех, так как при двух лопастях возникают большие неуравновешенные силы и колебания тяги винта. Показано изменение тяги несущего винта около его среднего значения в течение одного оборота винта у однолопастного и двухлопастного винтов. Трехлопастной винт уже практически сохраняет среднее значение тяги в течение всего оборота.

Число лопастей винта не должно быть также очень большим, так как в этом случае каждая лопасть работает в потоке, возмущенном предыдущей лопастью, что снижает коэффициент полезного действия несущего винта.

Чем больше лопастей винта, тем большую часть площади ометаемого диска они занимают. В теорию несущего винта вертолета введено понятие коэффициента заполнения о, который подсчитывается как отношение суммарной площади

Для расчетного режима работы несущего винта вертолета (отвесный подъем) наивыгоднейшей величиной коэффициента заполнения является величина 0,05—0,08 (среднее значение 0,065).

Эта нагрузка является средней. Малой нагрузкой называют нагрузку в пределах 9—12 кг/м2. Вертолеты, имеющие такую нагрузку, маневренны и обладают большой крейсерской скоростью.

Вертолеты общего назначения имеют среднюю нагрузку в пределах от 12 до 20 кг/м2. И, наконец, большой нагрузкой, редко применяемой, является нагрузка от 20 до 30 кг/м2.

Дело в том, что хотя высокая удельная нагрузка на ометаемую площадь и обеспечивает большую полезную нагрузку вертолета, но при отказе двигателя такой вертолет на режиме самовращения будет снижаться быстро, что недопустимо, так как в этом случае нарушается безопасность снижения.

Конструкция лопасти несущего винта вертолета

Несущий винт вертолета

Втулка представляет собой кинематический механизм, обеспечивающий движение и угловые перемещения лопасти в вертикальной и горизонтальной плоскости под воздействием аэродинамических и инерционных сил, а также поворот лопасти для управления её подъемной силой.

Процесс создания НВ выполняется в определенной последовательности:

1. Выбор основных параметров НВ: диаметра D количества лопастей г ; заполнения а; окружной скорости вращения со Д.

2. Аэродинамическая компоновка лопасти (внешний облик лопасти): выбор форм в плане; формы профилей сечений, относительной толщины сечений с и распределения крутки ф по радиусу лопасти.

3. Определение предельных углов отклонения лопасти ф, (3, £, при управлении вертолетом на всех расчетных режимах его полета.

4. Конструирование лопасти:

- выбор материала лонжерона и каркаса, формы лонжерона с учетом предшествующего опыта и действующих конструкторско-технологических и эксплуатационных ограничений; формирование сечения лонжерона по хорде и радиусу лопасти на основе статического расчета па прочность;

Несущий винт вертолета фото

- корректировка массово- жесткостных характеристик лопасти с целью отстройки от резонанса на рабочих частотах вращения НВ и обеспечения достаточных запасов аэроупругой устойчивости (расчетные виды флаттера, дивергенция, «земной» резонанс).

- выбор кинематической схемы втулки с учетом заданной гистограммы углов отклонения лопастей и требований эксплуатации (складывание лопастей на стоянке и т.п.);

- выбор материала элементов втулки;

- выбор типа шарниров (подшипники качения, скольжения, упругие элементы);

- выбор типа демпфера вертикального шарнира;

- конструктивно-технологическая разработка элементов втулки (определение геометрических размеров и формы, упрочняющая технология поверхности и т.п.).

6. Изготовление экспериментальных натурных образцов элементов НВ.

7. Испытания на прочность и ресурсные испытания элементов НВ на натурном стенде, корректировка технической документации на изготовление элементов ИВ.

8. Летные исследования кинематических характеристик втулки и лопастей НВ.

9. Серийное производство лопастей и втулки НВ.

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕМЕНТАМ НЕСУЩЕГО ВИНТА ВЕРТОЛЕТА

НВ вертолета с элементами его крепления, включая: лопасть, втулку с сочленениями и подшипниками, демпфер, рычаг поворота лопасти, крепление втулки винта вертолета на валу главного редуктора (ГР), вал ГР, картер ГР (если он входит в силовую схему конструкции), крепление ГР к фюзеляжу (редукторная рама), кабан или колонку НВ и ее крепление к фюзеляжу — должны удовлетворять следующим требованиям.

Конструкция лопастей должна обеспечивать заданные характеристики аэродинамического контура и балансировку в пределах, которые позволяют эксплуатировать вертолет с учетом установленных ограничений, ресурсов и сроков службы.

Лопасти винтов вертолета должны быть спроектированы таким образом, чтобы предотвратить препятствующее нормальной эксплуатации скопление воды в любой их части.

Лопасти рекомендуется оборудовать системой сигнализации повреждения лонжерона. При наличии сигнализатора ресурс лопасти с момента его срабатывания должен быть не меньше максимальной продолжительности полета, установленной для вертолета данного типа.

Прочность обшивки лопастей НВ должна проверяться на совместное действие нагрузок от изгиба лопасти в плоскости наибольшей и наименьшей жесткости, от кручения, а также максимальных местных аэродинамических нагрузок и внутреннего давления.

Жесткость лопасти на кручение относительно ее продольной оси в совокупности с жесткостью проводки управления должна быть достаточной для приемлемого уровня нагрузок, безопасности от флаттера и потери управляемости.

Статическая прочность НВ и его крепления должны проверяться на нагрузки летных и тех наземных случаев нагружения, которые являются расчетными для рассматриваемых элементов конструкции. Кроме того, статическая прочность крепления НВ проверяется на нагрузки посадочных случаев нагружения.

Для исключения опасных в отношении прочности явлений резонанса расчету нагрузок должно предшествовать определение частот собственных колебаний лопасти в плоскостях взмаха и вращения. При этом следует учитывать граничные условия ее закрепления в эксплуатационном диапазоне частот вращения НВ.

Несущий винт вертолета и всё о нём

Статическая прочность подшипников втулки НВ должны быть достаточной, чтобы выдержать нагрузки, приходящиеся на подшипники в случаях нагружения в маневренном полете и при воздействии неспокойного воздуха. Ресурс подшипников должен определяться на основании испытаний на износ изолированных шарнирных соединений и (или) агрегатов в целом виде на стендах или при наземных ресурсных испытаниях. Для определения ресурса подшипников берется минимальный результат, полученный при испытании не менее трех образцов.

При составлении программы испытаний на износ разрешается принимать, что продолжительность горизонтального полета на малых скоростях составляет 10% ресурса, полета на крейсерской скорости

— 80% ресурса и полета на максимальной скорости — 10% ресурса.

Результаты наземных ресурсных или натурных стендовых испытаний могут быть использованы для оценки прочности отдельных агрегатов вертолетов, если уровень действующих при этом напряжений не меньше полетного.

Для определения напряженности, проверки запасов до автоколебаний, исследования вибраций, определения динамических характеристик конструкции лопасти проводятся стендовые испытания под действием заданных нагрузок.

Кроме стендовых проводятся и другие виды испытаний: по определению прочностных характеристик материалов, определению напряжений при помощи различных моделей из оптического активного материала, ресурсные испытания и испытания в условиях реальной эксплуатации. Испытания выполняются различными способами: без вращения винтов на специальных стендах в лаборатории, на стендах с вращением — специальных башнях или винтовых приборах на базе натурного вертолета, в аэродинамических трубах.

Лопасти НВ обязательно подвергаются усталостным испытаниям с целью определения долговечности конструкции под воздействием переменных нагрузок для последующего установления ресурса и для контроля качества серийной продукции. Как правило, испытываются типовой отсек и комлевой участок. Испытания выполняются на резонансных стендах. Нагрузки создаются с помощью инерционного вибратора, установленного на отсеке лопасти. Кроме переменных поперечных нагрузок, предусматривается приложение и статической подгрузки от центробежной силы. Часто регистрируют также скорость роста усталостных трещин, что позволяет обоснованно устанавливать периодичность осмотров конструкции в эксплуатации, повысить живучесть конструкции.

Особенностью усталостных испытаний является необходимость повторений их для многих однотипных объектов, что объясняется существенным случайным разбросом характеристик долговечности.

Испытания по флаттеру винта производятся на моделях в аэродинамических трубах, обязательно на натурном вертолете в наземных условиях при раскрутках НВ.

Измерения нагрузок на лопасть в полете могут быть правильно поставлены и проведены только на основе предварительных расчетов и стендовых испытаний.

Ценность натурных летных испытаний в том, что все явления протекают без искажений, связанных с нарушением подобия, со схематизацией конструкции, способов приложения нагрузки и др. Возможно создание вертолетов — летающих лабораторий для исследования новых конструкций, ранее не изученных явлений. Недостатком является повышенная в ряде случаев опасность испытаний. При проведении летных испытаний измеряют напряжения в лонжероне лопасти НВ, в ее обшивке, моменты кручения и шарнирные моменты лопастей, силы в системах управления, моменты и силы в валах НВ и РВ, напряжения или изгибающие моменты в лопастях РВ, деталях втулок.

Из чего сделан несущий винт и лопасти у вертолета?

Главной составляющей вертолета является несущий винт, он состоит из втулки и лопастей. Чтобы понять, за счет чего вертолет летает, нужно узнать, из чего делают лопасти вертолета и втулку, как они устроены и как работают. Именно лопасти создают подъемную силу, за счет которой конструкция взлетает в воздух. Втулкой называют механизм, который запускает движение и делает возможным движения лопастей по угловой траектории. Лопасти подвергаются воздействию инерции и аэродинамических сил, перемещаясь горизонтально и вертикально. Также они могут поворачиваться, чтобы вертолет был управляем при подъеме. Рассмотрим это подробнее.

При проектировании несущего винта (НВ) конструкторы учитывают несколько основных параметров:

характеристики НВ. Это количество лопастей, диаметр, окружная скорость вращения, мера заполнения окружности;
компонование с учетом аэродинамики. Определяет, как будут выглядеть лопасти, какими будут по форме и в толщине по разным сечениям, какое будет распределение по всему радиусу;
на какой угол смогут отклоняться лопасти, от этого зависит количество режимов полета.

Из чего делают лопасти?

Лопасти устроены и работают вовсе не так, как крылья у самолета, так как они предназначены для иных условий. Главное различие в том, на вертолетные лопасти воздействуют не постоянные, а переменные нагрузки. Именно поэтому к материалу выдвигают особые требования, он должен быть очень прочным.

Критерии оценки материала для изготовления:

какую усталостную прочность может выдержать, насколько устойчивым к трещинам будет;
степень чувствительности к напряжению;
удельная упругость и прочность.

Не нужно хорошо разбираться в физике, чтобы понять, что железо не подойдет. В свое время для изготовления лопастей использовали дерево, алюминиевый и титановые сплавы, нержавеющую и легированную сталь. Сейчас им на смену пришло более практичное решение — композиционные материалы.

Чтобы получить композиционный материал, сочетаются два вещества с разными характеристиками. Обычно это жесткий армирующий наполнитель и матрица. В роли первого могут использоваться стекловолокно или углеродное волокно, в роли второго часто идет смола синтетического происхождения. Смола термоактивная, поэтому при нагревании она становится не только жесткой, но стойкой к химическим воздействиям.

Так получается создавать относительно легкие конструкции, которые по прочности и износостойкости превосходят металлические.

Технология используется везде, где нужно снизить вес без ущерба другим характеристикам, в первую очередь в авиации. Углепластик из которого делают лучшие гоночные машины — тоже композитный материал. Со временем такие материалы становятся все лучше, конструкторы экспериментируют с разными составляющими для совершенствования характеристик. В вертолетостроении, как и в авиастроении в целом идет упор на интеллектуальные материалы: высокомодульные, устойчивые к высоким температурам, адаптирующиеся к разным условиям. От разработок в данной сфере и внедрения их в массовое производство зависит общий успех вертолетостроения.

При создании лопастей помимо типа материала нужно определиться с формой лонжерона. Обязательно происходит подгонка показателей жесткости и веса, это необходимо для отстройки резонанса. Чтобы обеспечить нужную степень стойкости, всегда особенный акцент делается на земном резонансе.

Земной резонанс

Так называют совпадение частоты колебаний вертолета и несущего винта. Оно должно достигаться в момент, когда конструкция находится на земле, отсюда и название — земной. В этот период амортизаторы не полностью зажаты, они не могут поглотить и компенсировать всех колебаний. Вибрации такого типа называют самовозбуждающимися, они наблюдаются только в поперечной плоскости.

Появилось это понятие не сразу, а после того, как в строение были добавлены вертикальные шарниры. Однако, при определенных условиях явление может коснуться и вертолетов с полозковыми шасси, когда они пребывают во взвешенном состоянии.

В воздухе лопастная часть НВ создает колебания вокруг расположенных вертикально шарниров, так работает сила Кориолиса. Под воздействием этой силы любой объект, который расположен в южном полушарии планеты при движении будет отклоняться влево, в северном — вправо. Она действует и на человека, которые прогуливается неспешным шагом, но влияние на объект, который движения в воздухе на высокой скорости, будет более ощутимым. Свою роль играет и переменное профильное сопротивление, которое меняется в зависимости от расположения в пространстве. Но такие колебания не будут иметь существенного значения, так как своими оборотами на полной скорости винт создает внушительные центробежные силы. И если центр вращения совпадает с центром тяжести секторов винта, то вибрации загасятся.

При пробеге и разбеге до или после взлета обороты будут ниже, соответственно центробежные силы тоже. Аппарат будет колебаться из-за неровной поверхности под ним, а также потому, что вышеперечисленные условия не будут соблюдены. За счет этого несущая система начнет раскачиваться, а с ней и весь корпус, дополнительную энергию колебания будет добавлять двигатель. Когда колебания несущей системы и всех конструкции не совпадают, появляется резонанс. И он может разорвать конструкцию, если пилот не примет верного решения. Рулевой винт начнет работать по принципу гироскопа, это приводит к повреждению хвостовой балки.

Когда возникает и как распознать?

Есть ряд условий, которые могут спровоцировать данное явление:

несоблюдение правил при использовании амортизаторов, вертикальных шарниров и пневматиков колес;
при сильных порывах ветра;
если взлетать или садиться, разбегаясь на неровной поверхности или наскакивая на кочку;
в жару, когда в гидравлических демферах сгущается масло;
при высоком значении общего шага НВ во время движения по земле.

Пилоту несложно это распознать, при вертикальной посадке или пробежке по земле вертолет начинает раскачиваться, сначала на небольшую амплитуду, потом сильнее по нарастающей. Задачей пилота становится уменьшение энергии колебаний и при возможности избавление от их причин. Все это должно произойти очень быстро, так как разрушение корпуса может начаться уже через 6-7 секунд.

Режим вихревого кольца

Не менее опасное явление, когда под винтом сталкиваются два потока: набегающий снизу и индуктивный сверху. Так происходит при посадке, когда двигатель работает на небольшой поступательной скорости и высокой вертикальной. Вертолет начинает беспорядочно колебаться, и это требует моментальной реакции от пилота.

если горизонтальная скорость снижается до 40 км в час и меньше, а вертикальная превышает 2 метра в секунду.;
попутный ветер при посадке;
необходимость зайти на небольшую площадку, вокруг которой высокие ограничения;
выход из авторотации на низкой скорости, если предварительно не увеличить поступательную;
большая высота и высокая температура воздуха;
загруженность, близкая к максимальной.

Признаками становятся не только колебания, но и самопроизвольный рост вертикальной скорости на посадке, изменения в частоте вращения винта, снижение эффективности управления. Пилот плавно увеличивает общий шаг винта, чтобы скинуть вертикальную скорость. Если сделать так не получается, то он будет повышать горизонтальную скорость, чтобы она стала более 40 км в час, достигнет этой величины и перестанет снижать вертолет увеличением шага. Если при посадке произошел перелет, то оптимальным решением станет пойти на второй круг и начать снижаться вовремя.

Тестирования несущего винта

Вторая важная деталь помимо лопастей — втулка. Она создается с учетом требований по использованию, например, чтобы она позволяла складывать лопасти во время простоя. В ней есть несколько типов шарниров: упругости, скольжения, качения, вертикальные, так обеспечивается нужный уровень мобильности. Обязательно применяется технология для упрочнения, так как от втулки зависит прочность и надежность всего механизма НВ. Готовые изделия проходят ряд испытаний, это необходимо для того, чтобы убедиться в соответствии всем стандартам, только потом начинается серийное производство.

Прочность подшипников втулки рассчитывается с запасом, чтобы она выдерживала нагрузки от всех маневров при полной загруженности, а также сопротивление воздуха с сильными непредсказуемыми потоками. Для проверки прочности составляется программа использования на износ. В таких проверках исследуют надежность как минимум трех образцов. Тестирования могут проводить не только в воздухе, но и на земле, но только при условии полного воссоздания всех условий и объема нагрузок. Необходимо проверить ресурс без вращающихся винтов, это делается при помощи специальных стендов, затем с ними, используя натурный вертолет или испытательные башни. Последняя стадия тестирования — в аэродинамической трубе.

Для лопастей предусмотрены усталостные тестирования, их цель — оценить долговечность в реальных условиях. То есть узнать, сколько деталь прослужит под влиянием меняющихся нагрузок. Для этого предусмотрены резонансные стенды, нагрузку на которые подает инерционное виброустройство, его устанавливают прямо на тестируемый экземпляр. Необходимо проверить устойчивость не только к поперечным нагрузкам, но при подгрузках в статическом режиме и от центробежной силы. Исследователи отмечают, под каким воздействием появляются усталостные трещины, как быстро они расходятся. Это позволяет определить оптимальный период проведения планового обслуживания, соответственно, продлить срок службы вертолета.

Таким образом добиваются безопасности, надежности и долговечности вертолетов, их совершенствования и более точного соответствия целям, для которых те предназначены. Совершенствуется все, и применяемые технологии, и материалы, из чего делают лопасти вертолета. Глобальные изменения переживают даже те части конструкции, которые десятилетиями считаются фундаментальными.

Читайте также: