velocidad de inclinación vertical detrás del ala en m/seg. De la misma manera, la fuerza aerodinámica total del rotor principal de un helicóptero se puede expresar en términos de flujo de aire por segundo y la velocidad de inclinación (velocidad inductiva de la corriente de aire saliente).

El rotor principal giratorio barre la superficie, que se puede imaginar como un portaaviones, similar al ala de un avión (Fig. 8). El aire que fluye a través de la superficie barrida por el rotor principal, como resultado de la interacción con las palas giratorias, es arrojado hacia abajo con velocidad inductiva. y. En el caso de vuelo horizontal o inclinado, el aire fluye hacia la superficie barrido por el rotor principal en un cierto ángulo (soplado oblicuo). Al igual que un avión, el volumen de aire involucrado en la creación de la fuerza aerodinámica total del rotor principal se puede representar como un cilindro, en el que el área de la base es igual al área de superficie barrida por el rotor principal, y la longitud es igual a la velocidad de vuelo, expresada en m/seg.

cursos de diseño

helicóptero ligero

1 Desarrollo de requerimientos tácticos y técnicos. 2

2 Cálculo de parámetros del helicóptero. 6

2.1 Cálculo de la masa de la carga útil. 6

2.2 Cálculo de los parámetros del rotor principal del helicóptero. 6

2.3 Densidades relativas del aire en techos estáticos y dinámicos 8

2.4 Cálculo de la velocidad económica cerca del suelo y en el techo dinámico. ocho

2.5 Cálculo de los valores relativos de las velocidades máximas y económicas de vuelo nivelado sobre un techo dinámico. 10

2.6 Cálculo de las relaciones permisibles del coeficiente de empuje al llenado del rotor principal para velocidad máxima cerca del suelo y para una velocidad económica en un techo dinámico. 10

2.7 Cálculo de los coeficientes de empuje del rotor principal cerca del suelo y en el techo dinámico 11

2.8 Cálculo del llenado del rotor principal. 12

2.9 Determinación del aumento relativo del empuje del rotor principal para compensar la resistencia aerodinámica del fuselaje y la cola horizontal. trece

3 Cálculo de la potencia del sistema de propulsión del helicóptero. trece

3.1 Cálculo de la potencia al flotar sobre un techo estático. trece

3.2 Cálculo de la potencia específica en vuelo nivelado a máxima velocidad. 14

3.3 Cálculo de la potencia específica en vuelo a techo dinámico con velocidad económica.. 15

3.4 Cálculo de la potencia específica en vuelo cerca del suelo a velocidad económica en caso de falla de un motor durante el despegue. 15

3.5 Cálculo de potencias reducidas específicas para varios casos de vuelo 16

3.5.1 Cálculo de la potencia reducida específica al flotar sobre un techo estático 16

3.5.2 Cálculo de la potencia reducida específica en vuelo nivelado a velocidad máxima. dieciséis

3.5.3 Cálculo de la potencia reducida específica en vuelo sobre techo dinámico con velocidad económica.. 17

3.5.4 Cálculo de la potencia reducida específica en vuelo cerca del suelo con velocidad económica en caso de falla de un motor. Dieciocho

3.5.5 Cálculo de la potencia requerida del sistema de propulsión. diecinueve

3.6 Elección de motores. diecinueve

4 Cálculo de la masa de combustible. veinte

4.1 Cálculo de la velocidad de crucero de la segunda aproximación. veinte

4.2 Cálculo del consumo específico de combustible. 22

4.3 Cálculo de la masa de combustible. 23

5 Determinación de la masa de componentes y conjuntos del helicóptero. 24

5.1 Cálculo de la masa de las palas del rotor principal. 24

5.2 Cálculo de la masa del buje del rotor principal. 24

5.3 Cálculo de la masa del sistema de control de refuerzo. 25

5.4 Cálculo de la masa del sistema de control manual. 25

5.5 Cálculo de la masa de la caja de cambios principal. 26

5.6 Cálculo de la masa de las unidades motrices del rotor de cola. 27

5.7 Cálculo de la masa y dimensiones principales del rotor de cola. treinta

5.8 Cálculo de la masa del sistema de propulsión del helicóptero. 32

5.9 Cálculo de la masa del fuselaje y equipamiento del helicóptero. 32

5.10 Cálculo del peso de despegue del helicóptero de la segunda aproximación. 35

6 Descripción del diseño del helicóptero. 36

Referencias.. 39

1 Desarrollo de requisitos tácticos y técnicos.

El objeto bajo diseño es un helicóptero ligero de un solo rotor con un peso máximo de despegue de 3500 kg. Seleccionamos 3 prototipos de tal forma que su peso máximo al despegue esté en el rango de 2800-4375 kg. Los prototipos son helicópteros ligeros: Mi-2, Eurocopter EC 145, Ansat.

La Tabla 1.1 muestra sus características tácticas y técnicas necesarias para el cálculo.

Tabla 1.1 - Características tácticas y técnicas de los prototipos

Las Figuras 1.1, 1.2 y 1.3 muestran diagramas prototipo.

Figura 1.1 - Esquema del helicóptero Mi-2

Figura 1.2 - Esquema del helicóptero Eurocopter EC 145

Figura 1.3 - Esquema del helicóptero Ansat

Desde características de presentación y esquemas de prototipos, determinamos los valores medios de las cantidades y obtenemos los datos iniciales para el diseño del helicóptero.

Tabla 1.2 - Datos iniciales para el diseño de helicópteros

2 Cálculo de los parámetros del helicóptero

2.1 Cálculo de la masa de la carga útil

Fórmula (2.1.1) para determinar la masa de la carga útil:

donde metro mg - masa de carga útil, kg; metro eq - masa de la tripulación, kg; L- rango de vuelo, km; metro 01 - peso máximo al despegue del helicóptero, kg.

Peso de la carga útil:

2.2 Cálculo de los parámetros del rotor principal del helicóptero

Radio R, m, el rotor principal de un helicóptero de un solo rotor se calcula mediante la fórmula (2.2.1):

, (2.2.1)

donde metro 01 - peso de despegue del helicóptero, kg; gramo- aceleración de caída libre igual a 9,81 m/s 2 ; pags- carga específica sobre el área barrida por el rotor principal, p = 3,14.

Aceptamos el radio del rotor principal igual a R= 7,2 metros

Determinar la velocidad periférica. wR los extremos de las palas del diagrama que se muestra en la Figura 3:

Figura 3 - Diagrama de la dependencia de la velocidad de punta de la pala con la velocidad de vuelo para valores constantes METRO 90 y μ

En Vmax= 258 km/h wR = 220 m/s

Determinar la velocidad angular w, s -1 , y la frecuencia de rotación del rotor principal según las fórmulas (2.2.2) y (2.2.3):

2.3 Densidades relativas del aire en techos estáticos y dinámicos

Las densidades relativas del aire en techos estáticos y dinámicos se determinan mediante las fórmulas (2.3.1) y (2.3.2), respectivamente:

2.4 Cálculo de la velocidad económica cerca del suelo y en el techo dinámico

El área relativa se determina S La placa nociva equivalente según la fórmula (2.4.1):

donde S E se determina a partir de la Figura 4.

Figura 4 - Cambio en el área de la placa dañina equivalente de varios helicópteros de transporte

Aceptar S E = 1,5

El valor de la velocidad económica cerca del suelo se calcula V h, km/h:

donde I- coeficiente de inducción:

I =1,02+0,0004Vmax = 1,02+0,0004258=1,1232 ,

Se calcula el valor de la velocidad económica sobre el techo dinámico V dina, km/h:

2.5 Cálculo de los valores relativos de las velocidades máxima y económica de vuelo nivelado en un techo dinámico

El cálculo de los valores relativos de las velocidades máxima y económica de vuelo nivelado en un techo dinámico se realiza de acuerdo con las fórmulas (2.5.1) y (2.5.2), respectivamente:

; (2.5.1)

. (2.5.2)

2.6 Cálculo de las relaciones de llenado permisibles de empuje a rotor para la velocidad de avance máxima y para la velocidad económica en el techo dinámico

Dado que la fórmula (2.6.1) para la relación entre el coeficiente de empuje permisible y el llenado del rotor principal para la velocidad máxima cerca del suelo tiene la forma:

Fórmula (2.6.2) para la relación entre el coeficiente de empuje admisible y el llenado del rotor principal para velocidad económica en un techo dinámico:

2.7 Cálculo de los factores de empuje del rotor principal cerca del suelo y en el techo dinámico

Los coeficientes de empuje del rotor principal cerca del suelo y en el techo dinámico se calculan de acuerdo con las fórmulas (2.7.1) y (2.7.2), respectivamente:

2.8 Cálculo del llenado del rotor

Llenado de rotores s calculado para casos de vuelo a velocidades máximas y económicas:

Como valor de llenado estimado s rotor, el valor se toma de la condición (2.8.3):

aceptar.

longitud de cuerda B y elongación yo palas del rotor será igual a:

2.9 Determinación del aumento relativo del empuje del rotor principal para compensar la resistencia aerodinámica del fuselaje y la cola horizontal

El aumento relativo en el empuje del rotor principal para compensar la resistencia aerodinámica del fuselaje y la cola horizontal se toma como .

3 Cálculo de la potencia del sistema de propulsión del helicóptero

3.1 Cálculo de potencia al flotar en un techo estático

La potencia específica requerida para impulsar el rotor principal en el modo de vuelo estacionario en el techo estadístico se calcula mediante la fórmula (3.1.1)

donde NH st - potencia requerida, W;

Característica del acelerador, que depende de la altura del techo estático y se calcula mediante la fórmula (3.1.2)

metro 0 - peso de despegue, kg;

gramo- aceleración de caída libre, m/s 2 ;

pags- carga específica sobre el área barrida por el rotor principal, N/m 2 ;

D st - densidad relativa del aire a la altura del techo estático;

h 0 - eficiencia relativa rotor principal en modo flotante ( h 0 =0.75);

Aumento relativo del empuje del rotor principal para equilibrar la resistencia aerodinámica del fuselaje:

3.2 Cálculo de la potencia específica en vuelo nivelado a máxima velocidad

La potencia específica requerida para impulsar el rotor principal en vuelo nivelado a la velocidad máxima se calcula mediante la fórmula (3.2.1)

donde es la velocidad periférica de los extremos de las palas;

placa nociva equivalente relativa;

El coeficiente de inducción, determinado por la fórmula (3.2.2)

3.3 Cálculo de la potencia específica en vuelo a techo dinámico con velocidad económica

La potencia específica para accionar el rotor principal en un techo dinámico es:

donde está la densidad relativa del aire en el techo dinámico;

Velocidad económica del helicóptero en techo dinámico;

3.4 Cálculo de la potencia específica en vuelo cerca del suelo a velocidad económica en caso de fallo de un motor durante el despegue

La potencia específica requerida para continuar el despegue a velocidad económica en caso de falla de un motor se calcula utilizando la fórmula (3.4.1)

dónde está la velocidad económica cerca del suelo;

3.5 Cálculo de potencias reducidas específicas para varios casos de vuelo

3.5.1 Cálculo de la potencia reducida específica al flotar sobre un techo estático

El cálculo de la potencia reducida específica al flotar sobre un techo estático se realiza según la fórmula (3.5.1.1)

donde está la característica específica del acelerador:

X 0 - factor de utilización de potencia del sistema de propulsión en el modo de vuelo estacionario. Dado que la masa del helicóptero diseñado es de 3,5 toneladas, ;

3.5.2 Cálculo de la potencia reducida específica en vuelo nivelado a velocidad máxima

El cálculo de la potencia reducida específica en vuelo nivelado a velocidad máxima se realiza de acuerdo con la fórmula (3.5.2.1)

donde es el factor de utilización de potencia a la máxima velocidad de vuelo,

Características del acelerador de los motores, dependiendo de la velocidad de vuelo:

3.5.3 Cálculo de la potencia reducida específica en vuelo a techo dinámico con velocidad económica

El cálculo de la potencia reducida específica en vuelo sobre techo dinámico con velocidad económica se realiza según la fórmula (3.5.3.1)

donde es el factor de utilización de potencia a la velocidad de vuelo económica,

y - niveles de estrangulamiento del motor en función de la altura del techo dinámico H y velocidad de vuelo V dyn de acuerdo con las siguientes características del acelerador:

3.5.4 Cálculo de la potencia reducida específica en vuelo cerca del suelo a velocidad económica con una falla de motor

El cálculo de la potencia reducida específica en vuelo cerca del suelo con una velocidad económica en caso de falla de un motor se realiza de acuerdo con la fórmula (3.5.4.1)

donde es el factor de utilización de potencia a la velocidad económica de vuelo;

El grado de estrangulamiento del motor en funcionamiento de emergencia;

número de motores de helicóptero;

El grado de estrangulamiento del motor al volar cerca del suelo a una velocidad económica:

3.5.5 Cálculo de la potencia requerida del sistema de propulsión

Para calcular la potencia requerida del sistema de propulsión, el valor de la potencia reducida específica se selecciona de la condición (3.5.5.1)

Potencia requerida norte sistema de propulsión del helicóptero será igual a:

donde es el peso de despegue del helicóptero;

gramo= 9,81 m 2 /s - aceleración de caída libre;

3.6 Elección de motores

Aceptar dos motores de turbina de gas GTD-1000T con una capacidad total de 2 × 735,51 kW. La condición se cumple.

4 Cálculo de masa de combustible

4.1 Cálculo de la velocidad de crucero de segunda aproximación

Aceptamos el valor de la velocidad de crucero de la primera aproximación.

Dado que calculamos el coeficiente de inducción según la fórmula (4.1.1):

Determinamos la potencia específica necesaria para accionar el rotor principal en vuelo en modo crucero según la fórmula (4.1.2):

donde es el valor máximo de la potencia reducida específica del sistema de propulsión,

Coeficiente de cambio de potencia en función de la velocidad de vuelo, calculado mediante la fórmula:

Calculamos la velocidad de crucero de la segunda aproximación:

Determinamos la desviación relativa de las velocidades de crucero de la primera y segunda aproximación:

Dado que estamos refinando la velocidad de crucero de la primera aproximación, se toma igual a la velocidad calculada de la segunda aproximación. Luego repetimos el cálculo según las fórmulas (4.1.1) - (4.1.5):

Aceptamos.

4.2 Cálculo del consumo específico de combustible

El consumo específico de combustible se calcula mediante la fórmula (4.2.1):

donde es el coeficiente de cambio en el consumo específico de combustible dependiendo del modo de operación de los motores,

El coeficiente de cambio en el consumo específico de combustible en función de la velocidad de vuelo, que está determinado por la fórmula (4.2.2):

Consumo específico de combustible en modo de despegue, ;

Coeficiente de cambio en el consumo específico de combustible en función de la temperatura,

Coeficiente de cambio en el consumo específico de combustible en función de la altitud de vuelo, ;

4.3 Cálculo de la masa de combustible

La masa de combustible consumida para el vuelo será igual a:

, (4.3.1)

donde es la potencia específica consumida a velocidad de crucero;

Velocidad de crucero;

Consumo específico de combustible;

L- rango de vuelo;

5 Determinación de la masa de componentes y conjuntos del helicóptero

5.1 Cálculo de la masa de las palas del rotor

La masa de las palas del rotor principal está determinada por la fórmula (5.1.1):

donde R- radio del rotor;

s- llenado del rotor principal;

5.2 Cálculo de la masa del buje del rotor principal

La masa del cubo del rotor principal se calcula mediante la fórmula (5.2.1):

donde es el coeficiente de peso de los bujes de diseños modernos, ;

El coeficiente de influencia del número de álabes sobre la masa del casquillo, que se calcula mediante la fórmula (5.2.2):

La fuerza centrífuga que actúa sobre las palas, que se calcula a partir de la fórmula (5.2.3):

5.3 Cálculo de la masa del sistema de control de refuerzo

El sistema de control de refuerzo incluye un plato cíclico, impulsores hidráulicos y un sistema de control hidráulico para el rotor principal. El cálculo de la masa del sistema de control de refuerzo se realiza de acuerdo con la fórmula (5.3.1):

donde B- cuerda de pala;

El factor de ponderación del sistema de control del booster, que puede tomarse igual a 13,2 kg/m 3 ;

5.4 Cálculo de la masa del sistema de control manual

El cálculo de la masa del sistema de control manual se realiza de acuerdo con la fórmula (5.4.1):

donde es el coeficiente de peso del sistema de control manual, tomado para helicópteros de un solo rotor igual a 25 kg/m;

5.5 Cálculo de la masa de la caja de cambios principal

La masa de la caja de cambios principal depende del par en el eje del rotor principal y se calcula utilizando la fórmula (5.5.1):

donde es un factor de ponderación cuyo valor medio es 0,0748 kg/(Nm) 0,8.

El par máximo en el eje del rotor principal se determina a través de la potencia reducida del sistema de propulsión norte y velocidad del tornillo w:

donde es el factor de utilización de potencia del sistema de propulsión, cuyo valor se toma en función del peso de despegue del helicóptero. Desde entonces;

5.6 Cálculo del peso de las unidades de accionamiento del rotor de cola

El empuje del rotor de cola se calcula:

¿Dónde está el par en el eje del rotor?

La distancia entre los ejes de las hélices principal y de cola.

Distancia L entre los ejes de los tornillos principal y de cola es igual a la suma de sus radios y espacio libre D entre los extremos de sus hojas:

donde se toma un espacio igual a 0.15 ... 0.2 m;

radio del rotor de cola. Desde entonces

La potencia consumida para hacer girar el rotor de cola se calcula mediante la fórmula (5.6.3):

donde está la eficiencia relativa del rotor de cola, que puede tomarse igual a 0.6 ... 0.65.

El par transmitido por el eje de dirección es:

donde está la frecuencia de rotación del eje de dirección, que se encuentra mediante la fórmula (5.6.5):

El par transmitido por el eje de transmisión a rpm es:

Peso metro en el eje de transmisión:

donde es el factor de ponderación para el eje de transmisión, que es igual a 0,0318 kg/(Nm) 0,67;

La masa de la caja de cambios intermedia está determinada por la fórmula (5.6.9):

donde es el factor de ponderación para la caja de cambios intermedia, igual a 0,137 kg / (Nm) 0,8.

Peso del engranaje de cola que hace girar el rotor de cola:

donde es el factor de ponderación para el tren de cola, cuyo valor es 0,105 kg / (Nm) 0,8;

5.7 Cálculo de la masa y dimensiones principales del rotor de cola

La masa y las dimensiones principales del rotor de cola se calculan en función de su empuje.

La relación de empuje del rotor de cola es:

El llenado de las palas del rotor de cola se calcula de la misma forma que para el rotor principal:

donde está el valor permisible de la relación entre el coeficiente de empuje y el llenado del rotor de cola,

La longitud de la cuerda y el alargamiento relativo de las palas del rotor de cola se calculan utilizando las fórmulas (5.7.3) y (5.7.4):

donde está el número de palas del rotor,

La masa de las palas del rotor de cola se calcula mediante la fórmula empírica (5.7.5):

El valor de la fuerza centrífuga que actúa sobre las palas del rotor de cola y percibida por las bisagras del buje se calcula mediante la fórmula (5.7.6):

La masa del cubo del rotor de cola se calcula utilizando la misma fórmula que para el rotor principal:

donde es la fuerza centrífuga que actúa sobre la pala del rotor de cola;

Coeficiente de peso para la manga, que es igual a 0,0527 kg/kN 1,35;

Factor de ponderación en función del número de palas y calculado mediante la fórmula (5.7.8):

5.8 Cálculo de la masa del sistema de propulsión del helicóptero

La masa específica del sistema de propulsión del helicóptero se calcula utilizando la fórmula empírica (5.8.1):

, (5.8.1)

donde norte- potencia del sistema de propulsión;

La masa del sistema de propulsión será igual a:

5.9 Cálculo de la masa del fuselaje y equipamiento del helicóptero

La masa del fuselaje del helicóptero se calcula utilizando la fórmula (5.9.1):

donde está el área de la superficie lavada del fuselaje:

Tabla 5.8.1

Peso al despegue de la primera aproximación;

Coeficiente igual a 1,1;

Peso del sistema de combustible:

donde es la masa de combustible utilizada para el vuelo;

El factor de ponderación tomado para el sistema de combustible es igual a 0,09;

La masa del tren de aterrizaje del helicóptero es:

donde es un factor de ponderación que depende del diseño del chasis. Dado que el helicóptero diseñado tiene un tren de aterrizaje retráctil,

El peso del equipo eléctrico del helicóptero se calcula utilizando la fórmula (5.9.5):

¿Dónde está la distancia entre los ejes de los tornillos principal y de cola?

número de palas del rotor;

R- radio del rotor;

Elongación relativa de las palas del rotor;

y - factores de ponderación para cables eléctricos y otros equipos eléctricos,

Masa de otros equipos de helicópteros:

donde es un factor de ponderación cuyo valor es 1.

5.10 Cálculo de la masa de despegue del helicóptero de segunda aproximación

La masa de un helicóptero vacío es igual a la suma de las masas de las unidades principales:

Peso al despegue del helicóptero de la segunda aproximación:

Determinamos la desviación relativa de las masas de la primera y segunda aproximación:

La desviación relativa de las masas de la primera y segunda aproximación satisface la condición. Esto significa que el cálculo de los parámetros del helicóptero es correcto.

6 Descripción del diseño del helicóptero

El helicóptero diseñado se fabrica de acuerdo con un esquema de un solo rotor con un rotor de cola, dos motores de turbina de gas y un tren de aterrizaje deslizante.

Fuselaje semi-monocasco. Los elementos portantes de fuerza del fuselaje están hechos de aleaciones de aluminio y tienen un revestimiento anticorrosión. La parte delantera del fuselaje con el dosel de la cabina y los capós de la góndola del motor están hechos de material compuesto a base de fibra de vidrio. La cabina tiene dos puertas, las ventanas están equipadas con un sistema antihielo y limpiaparabrisas. Las puertas izquierda y derecha de la cabina de carga y pasajeros y una escotilla adicional en la parte trasera del fuselaje aseguran la comodidad de cargar personas enfermas y heridas en camillas, así como carga voluminosa. El chasis del patín está hecho de tubos de metal doblados sólidos. Los resortes están cubiertos con carenados. El puntal de cola evita que el rotor de cola toque la plataforma de aterrizaje. Las palas del rotor principal y de cola están fabricadas con materiales compuestos a base de fibra de vidrio y pueden equiparse con un sistema antihielo. El cubo del rotor principal de cuatro palas no tiene bisagras, está hecho de dos vigas de fibra de vidrio que se cruzan, cada una de las cuales está unida a dos palas. Buje del rotor de cola de dos palas con una bisagra horizontal común. Los tanques de combustible con una capacidad total de 850 litros están ubicados en el piso del fuselaje. El sistema de control del helicóptero es eléctricamente remoto sin cableado mecánico, tiene una redundancia digital cuádruple y una fuente de alimentación eléctrica independiente redundante doble. Los modernos equipos de vuelo y navegación aseguran vuelos en condiciones climáticas simples y difíciles, así como vuelos de acuerdo con las reglas VFR e IFR. Los parámetros de los sistemas de helicópteros se controlan utilizando el a bordo sistema de informacion Control BISK-A. El helicóptero está equipado con un sistema de alerta y alarma.

El helicóptero puede equiparse con un sistema de aterrizaje por agua, así como con sistemas de extinción de incendios y de pulverización de productos químicos.

La planta de energía son dos motores de turbina de gas GTD-1000T con una potencia total de 2 × 735.51 kW. Los motores están montados en el fuselaje en góndolas separadas. Las tomas de aire son laterales, provistas de dispositivos de protección contra el polvo. Los paneles laterales de las góndolas están articulados para formar plataformas de servicio. Los ejes del motor salen en ángulo hacia la caja de cambios central y la caja de accesorios. Las toberas de escape de los motores se desvían hacia el exterior en un ángulo de 24". Para la protección contra la arena, se instalan filtros que evitan el 90% de la penetración de partículas con un diámetro de más de 20 micras en el motor.

La transmisión se compone de motorreductores, reductores intermedios, reductores angulares, reductor principal, eje y reductor auxiliar. planta de energía, eje y engranaje angular del volante. El sistema de transmisión utiliza aleaciones de titanio.

El sistema eléctrico consta de dos circuitos aislados, uno de los cuales es alimentado por un alternador que genera un voltaje de 115-120V, y el segundo circuito es alimentado por un generador de CC con un voltaje de 28V. Los generadores son accionados por la caja de engranajes del rotor principal.

El control está duplicado, con cableado rígido y por cable y servomotores hidráulicos accionados desde los sistemas hidráulicos principal y de respaldo. El piloto automático de cuatro canales AP-34B asegura la estabilización del helicóptero en vuelo en términos de balanceo, rumbo, cabeceo y altitud. Principal sistema hidráulico proporciona energía a todas las unidades hidráulicas y respaldo, solo impulsores hidráulicos.

El sistema de calefacción y ventilación proporciona el suministro de aire caliente o frío a las cabinas de la tripulación y de los pasajeros, el sistema antihielo protege las palas del rotor principal y de cola, las ventanas delanteras de la cabina de la tripulación y las tomas de aire del motor contra la formación de hielo.

El equipo de comunicación incluye banda de comando HF - "Yurok", intercomunicador SPU-34.

Bibliografía

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2. www.wikipedia.ru
3. www.airwar.ru
4. gente.ru
5. http://www.vertolet-media.ru/helicopters/kvz/ansat/

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FÍSICA DEL ROTOR

Gran coche - helicóptero! Cualidades notables lo hacen indispensable en miles de casos. Solo un helicóptero es capaz de despegar y aterrizar verticalmente, colgando inmóvil en el aire, moviéndose hacia los lados e incluso con la cola por delante.

¿Por qué oportunidades tan maravillosas? ¿Cuál es la física de su vuelo?Vamos a intentar responder brevemente a estas preguntas.

La hélice de un helicóptero genera sustentación. Las palas de la hélice son los mismos hocicos. Instalados en un cierto ángulo con respecto al horizonte, se comportan como un ala en el flujo de aire entrante: la presión surge debajo del plano inferior de las palas y la rarefacción se produce por encima. Cuanto mayor sea esta diferencia, mayor será la fuerza de elevación. Cuando la fuerza de sustentación supera el peso del helicóptero, este despega, si ocurre lo contrario, el helicóptero desciende.

Si en el ala de un avión, la elevación se produce solo cuando el avión se está moviendo, entonces en el "ala" de un helicóptero aparece incluso cuando el helicóptero está parado: el "ala" se está moviendo. Esto es lo principal.

Pero entonces el helicóptero ganó altura. Ahora necesita volar hacia adelante. ¿Cómo hacerlo? ¡El tornillo crea empuje solo hacia arriba! Echemos un vistazo a este momento en la cabina. Empujó la palanca de control lejos de él. El helicóptero se inclinó ligeramente sobre su morro y voló hacia adelante. ¿Por qué?

La palanca de control está conectada a un dispositivo ingenioso: una transferencia automática. Este mecanismo, extremadamente conveniente para el control de helicópteros, fue inventado por el académico B. N. Yuryev en sus años de estudiante. Su dispositivo es bastante complicado, y el propósito es el siguiente: permitir que el piloto cambie el ángulo de inclinación de las palas hacia el horizonte a voluntad.

Es fácil entender que durante el vuelo horizontal de un helicóptero, empujando desde sus palas se mueve en relación con el aire circundante con velocidad diferente. Esa cuchilla, que avanza, se mueve hacia el flujo de aire y retrocede, a lo largo del flujo. Por lo tanto, la velocidad de la pala, y con ella la fuerza de sustentación, será mayor cuando la pala avance. La hélice tenderá a poner el helicóptero de costado.

Para evitar que esto sucediera, los nonstruntors conectaron las palas al eje de forma móvil, sobre bisagras. Luego, la hoja avanza con una mayor fuerza de elevación comenzó a elevarse, a ondear. Pero este movimiento ya no se transmitía al helicóptero, volaba tranquilo. Gracias al movimiento de aleteo de la hoja, su fuerza de elevación se mantuvo constante durante toda la revolución.

Sin embargo, esto no resolvió el problema de seguir adelante. Después de todo, debe cambiar la dirección de la fuerza de empuje de la hélice, hacer que el helicóptero se mueva horizontalmente. Esto hizo posible hacer un plato cíclico. Cambia continuamente el ángulo de cada pala de la hélice para que la mayor sustentación se produzca aproximadamente en el sector trasero de su rotación. La fuerza de empuje resultante del rotor principal se inclina y el helicóptero, también inclinado, comienza a moverse hacia adelante.

Un aparato de control de helicópteros tan confiable y conveniente no se creó de inmediato. Tampoco apareció de inmediato un dispositivo para controlar la dirección del vuelo.

Por supuesto, sabes que un helicóptero no tiene timón. Sí, no necesita un helicóptero. Se reemplaza por una pequeña hélice montada en la cola. El piloto habría intentado apagarlo, el helicóptero se habría girado solo. Sí, giró para que comenzara a girar cada vez más rápido en la dirección opuesta a la rotación del rotor principal. Esto es consecuencia del momento reactivo que se produce cuando el rotor gira. El rotor de cola no permite que la cola del helicóptero gire bajo la influencia del momento reactivo, lo equilibra. Y si es necesario, el piloto aumentará o disminuirá el empuje del rotor de cola. Entonces el helicóptero girará en la dirección correcta.

A veces prescinden completamente del rotor de cola, instalando dos rotores en helicópteros que giran uno hacia el otro. Los momentos reactivos en este caso, por supuesto, se destruyen.

Así es como vuela un "vehículo todo terreno aéreo" y un trabajador incansable: un helicóptero.

INTRODUCCIÓN

El diseño de helicópteros es un proceso complejo que se desarrolla con el tiempo, dividido en etapas de diseño y etapas. El avión creado debe cumplir requerimientos técnicos y cumplir con las características técnicas y económicas especificadas en los términos de referencia para el diseño. Tarea técnica contiene la descripción inicial del helicóptero y su rendimiento de vuelo, proporcionando alta eficiencia económica y competitividad de la máquina diseñada, a saber: capacidad de carga, velocidad de vuelo, alcance, techo estático y dinámico, recurso, durabilidad y costo.

Los términos de referencia se especifican en la etapa de investigación previa al proyecto, durante la cual se realiza una búsqueda de patentes, un análisis de las soluciones tecnicas, trabajo de investigación y desarrollo. La tarea principal de la investigación previa al diseño es la búsqueda y verificación experimental de nuevos principios de funcionamiento del objeto diseñado y sus elementos.

En la etapa de diseño preliminar, se selecciona un esquema aerodinámico, se forma la apariencia del helicóptero y se realiza el cálculo de los parámetros principales para garantizar el logro del rendimiento de vuelo especificado. Estos parámetros incluyen: la masa del helicóptero, la potencia del sistema de propulsión, las dimensiones de los rotores principal y de cola, la masa de combustible, la masa de instrumentación y equipo especial. Los resultados de los cálculos se utilizan en el desarrollo del esquema de diseño del helicóptero y la preparación del balance para determinar la posición del centro de masa.

El diseño de unidades y componentes individuales del helicóptero, teniendo en cuenta las soluciones técnicas seleccionadas, se lleva a cabo en la etapa de desarrollo. proyecto tecnico. Al mismo tiempo, los parámetros de las unidades diseñadas deben satisfacer los valores correspondientes a proyecto de diseño. Algunos de los parámetros se pueden refinar para optimizar el diseño. En diseño técnico se realizan cálculos de resistencia aerodinámica y cinemática de unidades, así como la elección de materiales estructurales y esquemas de diseño.

En la etapa del diseño detallado, el diseño de los planos de trabajo y montaje del helicóptero, especificaciones, listas de selección y otros documentación técnica de acuerdo con los estándares aceptados

Este artículo presenta una metodología para el cálculo de los parámetros de un helicóptero en la etapa de diseño preliminar, que se utiliza para completar un proyecto de curso en la disciplina "Diseño de helicópteros".

1. Cálculo del peso de despegue de un helicóptero de primera aproximación

donde es la masa de carga útil, kg;

Peso de la tripulación, kg.

rango de vuelo

2. Cálculo de los parámetros del rotor principal de un helicóptero

2.1 Radio R, m, rotor principal de helicóptero de un solo rotor calculado por la fórmula:

donde está el peso de despegue del helicóptero, kg;

gramo - aceleración de caída libre igual a 9,81 m/s 2;

pags - carga específica sobre el área barrida por el rotor principal,

=3,14.

Valor de carga específico pags para el área barrida por el tornillo se selecciona de acuerdo a las recomendaciones presentadas en el trabajo /1/: donde pags= 280

Aceptamos el radio del rotor principal igual a R= 7.9

Velocidad angular , s -1, la rotación del rotor principal está limitada por la velocidad circunferencial R los extremos de las palas, que depende del peso de despegue del helicóptero y asciende a R= 232 m/s

C-1.

RPM

2.2 Densidades relativas del aire en techos estáticos y dinámicos

2.3 Cálculo de la velocidad económica cerca del suelo y en el techo dinámico

El área relativa de la placa dañina equivalente se determina:

Donde S Oh= 2.5

El valor de la velocidad económica cerca del suelo se calcula V h, kilómetros por hora:

donde I = 1,09…1,10 - coeficiente de inducción.

kilómetros por hora

Se calcula el valor de la velocidad económica sobre el techo dinámico V estruendo, kilómetros por hora:

donde I = 1,09…1,10 - coeficiente de inducción.

kilómetros por hora

2.4 Se calculan los valores relativos del máximo y económico sobre el techo dinámico velocidades de vuelo horizontal:

donde V máximo=250 km/h y V estruendo\u003d 182.298 km / h - velocidad de vuelo;

R=232 m/s - velocidad periférica de las palas.

2.5 Cálculo de las relaciones admisibles del coeficiente de empuje al llenado del rotor principal para la velocidad máxima cerca del suelo y para la velocidad económica en el techo dinámico:

en

2.6 Coeficientes de empuje del rotor principal cerca del suelo y en el techo dinámico:

2.7 Cálculo del llenado del rotor principal:

Llenado de rotores calculado para casos de vuelo a velocidades máximas y económicas:

Como valor de llenado estimado rotor, el mayor valor se toma de Vmax y V estruendo:

Aceptar

longitud de cuerda B y elongación palas del rotor será igual a:

Donde zl es el número de palas del rotor (zl = 3)

2.8 Aumento relativo del empuje del rotor principal para compensar la resistencia aerodinámica del fuselaje y la cola horizontal:

donde Sf es el área de la proyección horizontal del fuselaje;

S th - el área de la cola horizontal.

S f \u003d 10 m 2;

S ir \u003d 1,5 m 2.

3. Cálculo de la potencia del sistema de propulsión del helicóptero.

3.1 Cálculo de la potencia al flotar sobre un techo estático:

La potencia específica requerida para impulsar el rotor principal en modo estacionario en un techo estadístico se calcula mediante la fórmula:

donde norte H S t- potencia requerida, W;

metro 0 - peso de despegue, kg;

gramo - aceleración de caída libre, m/s 2;

pags - carga específica en el área barrida por el rotor principal, N / m 2;

S t - densidad relativa del aire a la altura del techo estático;

0 - eficiencia relativa rotor principal en modo flotante ( 0 =0.75);

El aumento relativo en el empuje del rotor principal para equilibrar la resistencia aerodinámica del fuselaje y la cola horizontal:

3.2 Cálculo de la potencia específica en vuelo nivelado a máxima velocidad

La potencia específica requerida para impulsar el rotor principal en vuelo nivelado a la velocidad máxima se calcula mediante la fórmula:

donde es la velocidad periférica de los extremos de las palas;

placa nociva equivalente relativa;

I Oh- coeficiente de inducción, determinado en función de la velocidad de vuelo según las siguientes fórmulas:

A km/h,

A km/h

3.3 Cálculo de la potencia específica en vuelo a techo dinámico con velocidad económica

La potencia específica para accionar el rotor principal en un techo dinámico es:

donde estruendo- densidad relativa del aire en el techo dinámico,

V estruendo- velocidad económica del helicóptero en el techo dinámico,

3.4 Cálculo de la potencia específica en vuelo cerca del suelo a velocidad económica en caso de fallo de un motor durante el despegue

La potencia específica requerida para continuar el despegue a velocidad económica en caso de falla de un motor se calcula mediante la fórmula:

¿Dónde está la velocidad económica cerca del suelo?

3.5 Cálculo de potencias reducidas específicas para varios casos de vuelo

3.5.1 La potencia reducida específica al flotar sobre un techo estático es:

donde está la característica específica del acelerador, que depende de la altura del techo estático H S t y se calcula con la fórmula:

0 - factor de utilización de potencia del sistema de propulsión en el modo de vuelo estacionario, cuyo valor depende del peso de despegue del helicóptero metro 0 :

En metro 0 < 10 тонн

A las 10 25 toneladas

En metro 0 > 25 toneladas

3.5.2 La potencia reducida específica en vuelo nivelado a velocidad máxima es:

donde es el factor de utilización de potencia a la máxima velocidad de vuelo,

Características del acelerador de los motores, dependiendo de la velocidad aerodinámica V máximo :

3.5.3 Potencia específica reducida en vuelo a techo dinámico con velocidad económica V estruendo es igual a:

donde es el factor de utilización de potencia a la velocidad de vuelo económica,

y - niveles de estrangulamiento del motor en función de la altura del techo dinámico H y velocidad de vuelo V estruendo de acuerdo con las siguientes características del acelerador:

3.5.4 La potencia reducida específica en vuelo cerca del suelo con una velocidad económica en caso de falla de un motor en el despegue es igual a:

donde es el factor de utilización de potencia a la velocidad de vuelo económica,

El grado de estrangulamiento del motor en modo de emergencia,

norte =2 - número de motores de helicóptero.

3.5.5 Cálculo de la potencia requerida del sistema de propulsión.

Para calcular la potencia requerida del sistema de propulsión, se selecciona el valor máximo de la potencia reducida específica:

Potencia requerida norte sistema de propulsión del helicóptero será igual a:

donde metro 0 1 - peso de despegue del helicóptero,

gramo = 9,81 m 2 / s - aceleración de caída libre.

W,

3.6 Elección de motores

Aceptamos dos motores turboeje VK-2500 (TV3-117VMA-SB3) con una potencia total de cada uno norte\u003d 1.405 10 6 W

El motor VK-2500 (TV3-117VMA-SB3) está diseñado para instalarse en helicópteros de nueva generación, así como para reemplazar motores en helicópteros existentes para mejorar su rendimiento de vuelo. Fue creado sobre la base de un motor TV3-117VMA certificado en serie y se produce en la Empresa Unitaria del Estado Federal “Planta que lleva el nombre de V.Ya. Klímov".

4. Cálculo de la masa de combustible

Para calcular la masa de combustible que proporciona una determinada autonomía de vuelo, es necesario determinar la velocidad de crucero V kr. El cálculo de la velocidad de crucero se realiza por el método de aproximaciones sucesivas en la siguiente secuencia:

a) se toma el valor de la velocidad de crucero de primera aproximación:

kilómetros por hora;

b) se calcula el coeficiente de inducción I Oh:

A km/h

A km/h

c) se determina la potencia específica requerida para accionar el rotor principal en vuelo en modo crucero:

donde es el valor máximo de la potencia reducida específica del sistema de propulsión,

Coeficiente de cambio de potencia en función de la velocidad de vuelo V kr 1 , calculado por la fórmula:

d) La velocidad de crucero de la segunda aproximación se calcula:

e) La desviación relativa de las velocidades de la primera y segunda aproximación se determina:

Cuando se refina la velocidad de crucero de la primera aproximación V kr 1, se toma igual a la velocidad calculada de la segunda aproximación. Luego se repite el cálculo desde el punto b) y termina bajo la condición .

El consumo específico de combustible se calcula mediante la fórmula:

donde es el coeficiente de cambio en el consumo específico de combustible dependiendo del modo de operación de los motores,

Coeficiente de cambio en el consumo específico de combustible en función de la velocidad de vuelo,

Consumo específico de combustible en modo de despegue.

En el caso de vuelo en modo crucero, se acepta lo siguiente:

en kilovatios;

En kW.

kg/wh,

La masa de combustible gastado en el vuelo. metro T será igual a:

donde es la potencia específica consumida a velocidad de crucero,

Velocidad de crucero,

L - Rango de vuelo.

5. Determinación de la masa de componentes y conjuntos del helicóptero.

5.1 La masa de las palas del rotor principal está determinada por la fórmula:

donde R - radio del rotor,

- llenado del rotor principal,

kg,

5.2 La masa del cubo del rotor principal se calcula mediante la fórmula:

donde k mar- coeficiente de peso de bujes de diseños modernos,

k yo- coeficiente de influencia del número de álabes sobre la masa del aislador.

Puedes tener en cuenta:

kg/kN,

por lo tanto, como resultado de las transformaciones, obtenemos:

Para determinar la masa del cubo del rotor principal, es necesario calcular la fuerza centrífuga que actúa sobre las palas. norte CB(en kN):

kn,

kg.

5.3 Masa del sistema de control de refuerzo, que incluye el plato cíclico, impulsores hidráulicos, el sistema de control hidráulico del rotor principal se calcula mediante la fórmula:

donde B- cuerda de la hoja,

k abucheo- coeficiente de peso del sistema de control del booster, que puede tomarse igual a 13,2 kg/m3.

Kg.

5.4 Peso del sistema de control manual:

donde k ru- coeficiente de peso del sistema de control manual, tomado para helicópteros de un solo rotor igual a 25 kg/m.

Kg.

5.5 La masa de la caja de cambios principal depende del par en el eje del rotor principal y se calcula mediante la fórmula:

donde k educar- coeficiente de peso, cuyo valor medio es 0,0748 kg/(Nm) 0,8.

El par máximo en el eje del rotor principal se determina a través de la potencia reducida del sistema de propulsión norte y velocidad del tornillo :

donde 0 - factor de utilización de potencia del sistema de propulsión, cuyo valor se toma en función del peso de despegue del helicóptero metro 0 :

En metro 0 < 10 тонн

A las 10 25 toneladas

En metro 0 > 25 toneladas

N·m

Masa de la caja de cambios principal:

Kg.

5.6 Para determinar la masa de las unidades motrices del rotor de cola, se calcula su empuje T autocaravana :

donde METRO Nevada- par en el eje del rotor,

L autocaravana- la distancia entre los ejes de los tornillos principal y de cola.

La distancia entre los ejes de los tornillos principal y de cola es igual a la suma de sus radios y holgura entre los extremos de sus hojas:

donde - espacio tomado igual a 0.15 ... 0.2 m,

El radio del rotor de cola, que, dependiendo del peso de despegue del helicóptero, es:

en t,

en t,

en t.

Energía norte autocaravana, gastado en la rotación del rotor de cola, se calcula mediante la fórmula:

donde 0 - eficiencia relativa del rotor de cola, que puede tomarse igual a 0.6 ... 0.65.

W,

Esfuerzo de torsión METRO autocaravana transmitido por el eje de dirección es igual a:

N·m

donde es la frecuencia de rotación del eje de dirección,

con -1,

Par transmitido por el eje de transmisión, N m, a una velocidad de rotación norte v= 3000rpm es igual a:

N·m

Peso metro v eje de transmisión:

dondek v- factor de ponderación para el eje de transmisión, que es igual a 0,0318 kg / (Nm) 0,67.

Peso metro etc. marcha intermedia es igual a:

donde k etc.- factor de ponderación para la caja de cambios intermedia, igual a 0,137 kg / (Nm) 0,8.

Peso del engranaje de cola que hace girar el rotor de cola:

donde k XP- factor de ponderación para el tren de cola, cuyo valor es 0,105 kg/(Nm) 0,8

kg.

5.7 La masa y dimensiones principales del rotor de cola se calculan en función de su empuje T autocaravana .

Coeficiente de empuje C autocaravana rotor de cola es igual a:

Llenado de las palas del rotor de cola autocaravana calculado de la misma manera que para el rotor principal:

donde es el valor permisible de la relación del coeficiente de empuje al llenado del rotor de cola.

longitud de cuerda B autocaravana y elongación autocaravana palas del rotor de cola se calcula mediante las fórmulas:

donde z autocaravana- número de palas del rotor de cola.

Peso de las palas del rotor de cola metro LR calculado por la fórmula empírica:

El valor de la fuerza centrífuga. norte cbr actuando sobre las palas del rotor de cola y percibido por las bisagras del buje,

Peso del buje del rotor de cola metro martes calculado utilizando la misma fórmula que para el rotor principal:

donde norte CB- fuerza centrífuga que actúa sobre la pala,

k mar- coeficiente de peso para el manguito, tomado igual a 0,0527 kg/kN 1,35

k z- factor de ponderación en función del número de palas y calculado mediante la fórmula:

5.8 Cálculo de la masa del sistema de propulsión del helicóptero

Gravedad específica del sistema de propulsión del helicóptero dv calculado por la fórmula empírica:

donde norte- potencia del sistema de propulsión.

La masa del sistema de propulsión será igual a:

kg.

5.9 Cálculo de la masa del fuselaje y equipamiento del helicóptero

La masa del fuselaje del helicóptero se calcula mediante la fórmula:

donde S ohm- el área de la superficie lavada del fuselaje, que está determinada por la fórmula:

M 2,

metro 0 - peso de despegue de la primera aproximación,

k F- coeficiente igual a 1,7.

kg,

Peso del sistema de combustible:

donde metro T- la masa de combustible gastado en el vuelo,

k t- factor de ponderación tomado para el sistema de combustible igual a 0,09.

kg,

La masa del tren de aterrizaje del helicóptero es:

donde k w- factor de ponderación en función del diseño del chasis:

Para el tren de aterrizaje no retráctil,

Para tren de aterrizaje retráctil.

kg,

La masa del equipo eléctrico del helicóptero se calcula mediante la fórmula:

donde L autocaravana- la distancia entre los ejes de los tornillos principal y de cola,

z yo- número de palas del rotor,

R - radio del rotor,

yo- alargamiento relativo de las palas del rotor principal,

k etc. y k Email- coeficientes de peso para cables eléctricos y otros equipos eléctricos, cuyos valores son iguales a:

kg,

Masa de otros equipos de helicópteros:

donde k etc.- coeficiente de peso, cuyo valor es igual a 2.

kg.

5.10 Cálculo de la masa de despegue del helicóptero de segunda aproximación

La masa de un helicóptero vacío es igual a la suma de las masas de las unidades principales:

Peso al despegue del helicóptero de la segunda aproximación metro 02 será igual a la suma:

donde metro T - masa de combustible,

metro gramo- masa de la carga útil,

metro equivalente- masa de la tripulación.

kg,

6. Descripción del diseño del helicóptero.

El helicóptero diseñado se fabrica de acuerdo con un esquema de un solo rotor con un rotor de cola, dos motores de turbina de gas y esquís de dos cojinetes. El fuselaje del helicóptero de estructura de armazón consta de la parte delantera y central, la cola y las vigas finales. En la proa hay una cabina de tripulación de dos asientos, compuesta por dos pilotos. El acristalamiento de la cabina proporciona Buena reseña, las ampollas deslizantes derecha e izquierda están equipadas con mecanismos de liberación de emergencia. En la parte central hay una cabina de 6,8 x 2,05 x 1,7 m, y una puerta corredera central de 0,62 x 1,4 m con mecanismo de caída de emergencia. La cabina de carga está diseñada para el transporte de mercancías con un peso de hasta 2 toneladas y está equipada con asientos plegables para 12 pasajeros, así como nodos para sujetar 5 camillas. En la versión de pasajeros, en la cabina se colocan 12 asientos, instalados con un escalón de 0,5 my un paso de 0,25 m; y en la parte trasera hay una abertura para la puerta de entrada trasera, que consta de dos alas.

El botalón de cola de construcción remachada de tipo viga-larguero con un revestimiento de trabajo está equipado con nodos para unir un estabilizador controlado y un soporte de cola.

Estabilizador de 2,2 m de tamaño y 1,5 m 2 de área con perfil NACA 0012 de diseño monolarguero, con juego de nervaduras y revestimiento de duraluminio y tela.

Soporte doble, esquís, soporte delantero autoorientable, dimensiones 500 x 185 mm, tipo soporte principal perfilado con amortiguadores de dos cámaras líquido-gas, dimensiones 865 x 280 mm. El soporte de cola consta de dos puntales, un amortiguador y un talón de apoyo; pista de esquí 2m, base de esquí 3,5m.

Rotor principal con palas articuladas, amortiguadores hidráulicos y amortiguadores pendulares de vibraciones, montados con una inclinación hacia delante de 4° 30". Las palas son de planta rectangular con cuerda de 0,67 m y perfiles NACA 230 y giro geométrico del 5%, la punta la velocidad de las palas es de 200 m/s, las palas están equipadas con un sistema de alarma visual de daño de larguero y un dispositivo electrotérmico antihielo.

El rotor de cola de 1,44m de diámetro es tripala, empujador, con camisa tipo cardán y palas rectangulares totalmente metálicas en planta, con cuerda de 0,51m y perfil NACA 230M.

La planta de energía consta de dos motores de turbina de gas de turboeje con una turbina libre VK-2500 (TV3-117VMA-SB3) del St. V.Ya.Klimov con una potencia total de cada N = 1405 W, instalado en la parte superior del fuselaje y cerrado por un capó común con puertas que se abren. El motor tiene un compresor axial de nueve etapas, una cámara de combustión de tipo anular y una turbina de dos etapas.Los motores están equipados con dispositivos de protección contra el polvo.

La transmisión consta de las cajas de cambios principal, intermedia y de cola, ejes de freno, rotor principal. La caja de cambios principal VR-8A es de tres etapas, proporciona transmisión de potencia desde los motores al rotor principal, rotor de cola y ventilador para refrigeración, enfriadores de aceite del motor y la caja de cambios principal; la capacidad total del sistema de aceite es de 60 kg.

El control está duplicado, con cableado rígido y por cable y servomotores hidráulicos accionados desde los sistemas hidráulicos principal y de respaldo. El piloto automático de cuatro canales AP-34B asegura la estabilización del helicóptero en vuelo en términos de balanceo, rumbo, cabeceo y altitud. El sistema hidráulico principal proporciona energía a todas las unidades hidráulicas y el de respaldo, solo a los impulsores hidráulicos.

El sistema de calefacción y ventilación proporciona el suministro de aire caliente o frío a las cabinas de la tripulación y de los pasajeros, el sistema antihielo protege las palas del rotor principal y de cola, las ventanas delanteras de la cabina de la tripulación y las tomas de aire del motor contra la formación de hielo.

El equipo para vuelos por instrumentos en condiciones meteorológicas difíciles de día y de noche incluye dos horizontes artificiales, dos indicadores de velocidad NV, un sistema de rumbo combinado GMK-1A, una radio brújula automática y un radio altímetro RV-3.

El equipo de comunicación incluye estaciones de radio de comando VHF R-860 y R-828, estaciones de radio HF de comunicación R-842 y Karat, intercomunicador de aeronave SPU-7.

7. Cálculo del equilibrio del helicóptero

Tabla 1. Balance de Helicópteros Vacío

Los momentos estáticos se calculan METRO cx I y METRO su I con respecto a los ejes de coordenadas:

Las coordenadas del centro de masa de todo el helicóptero se calculan mediante las fórmulas :

Tabla 2. Lista de centrado con carga máxima

Tabla 3. Lista de centrado con 5% de combustible remanente y carga comercial completa

Coordenadas del centro de masa helicóptero vacío: x0 = -0,003; y0 = -1,4524;

Coordenadas del centro de masa con carga máxima: x0 =0,0293; y0 = -2,0135;

Coordenadas del centro de masa con un 5 % de combustible restante y carga útil completa estrecho: x 0 \u003d -0.0678; 0 = -1,7709.

Conclusión

En este proyecto de curso se realizaron los cálculos del peso de despegue del helicóptero, la masa de sus componentes y ensambles, así como la disposición del helicóptero. Durante el proceso de layout se aclaró el balance del helicóptero, cuyo cálculo es precedido por la elaboración de un informe de peso a partir de los cálculos de peso de las unidades y la planta motriz, listas de equipos, equipos, carga, etc. El propósito del diseño es determinar la combinación óptima de los principales parámetros del helicóptero y sus sistemas que aseguren el cumplimiento de los requisitos especificados.

Un helicóptero es una máquina de alas giratorias en la que la hélice crea sustentación y empuje. El rotor principal se utiliza para mantener y mover el helicóptero en el aire. Cuando gira en un plano horizontal, el rotor principal crea un empuje (T) dirigido hacia arriba, actúa como una fuerza de elevación (Y). Cuando el empuje del rotor principal es mayor que el peso del helicóptero (G), el helicóptero se levantará del suelo sin una carrera de despegue y comenzará un ascenso vertical. Si el peso del helicóptero y el empuje del rotor principal son iguales, el helicóptero colgará inmóvil en el aire. Para el descenso vertical basta con que el rotor principal empuje algo menos que el peso del helicóptero. El movimiento de traslación del helicóptero (P) se proporciona inclinando el plano de rotación del rotor principal utilizando el sistema de control del rotor. La inclinación del plano de rotación de la hélice provoca una correspondiente inclinación de la fuerza aerodinámica total, mientras que su componente vertical mantendrá al helicóptero en el aire, y la componente horizontal hará que el helicóptero se traslade en la dirección correspondiente.

Fig 1. Esquema de la distribución de fuerzas.

Diseño de helicóptero

El fuselaje es la parte principal de la estructura del helicóptero, que sirve para conectar todas sus partes en un todo, así como para acomodar a la tripulación, los pasajeros, la carga y el equipo. Tiene vigas de cola y extremos para colocar el rotor de cola fuera de la zona de rotación del rotor principal, y el ala (en algunos helicópteros el ala se instala para aumentar la velocidad máxima de vuelo debido a la descarga parcial del rotor principal (MI -24)). Planta de energía (motores)es una fuente de energía mecánica para hacer girar las hélices principal y de cola. Incluye motores y sistemas que aseguran su funcionamiento (combustible, aceite, sistema de refrigeración, sistema de arranque del motor, etc.). El rotor principal (HB) se utiliza para mantener y mover el helicóptero en el aire y consta de palas y un cubo de rotor principal. El rotor de cola sirve para equilibrar el momento reactivo que se produce durante la rotación del rotor principal y para el control direccional del helicóptero. La fuerza de empuje del rotor de cola crea un momento relativo al centro de gravedad del helicóptero, equilibrando el momento reactivo del rotor principal. Para girar el helicóptero, basta con cambiar el valor del empuje del rotor de cola. El rotor de cola también consta de palas y casquillos. El rotor principal está controlado por un dispositivo especial llamado plato cíclico. El rotor de cola está controlado por pedales. Los dispositivos de despegue y aterrizaje sirven de apoyo al helicóptero cuando está estacionado y aseguran el movimiento del helicóptero en tierra, despegue y aterrizaje. Para mitigar golpes y golpes, están equipados con amortiguadores. Los dispositivos de despegue y aterrizaje se pueden fabricar en forma de tren de aterrizaje con ruedas, flotadores y esquís.

Fig.2 Las partes principales del helicóptero:

1 - fuselaje; 2 - motores de aviones; 3 — rotor (sistema portador); 4 - transmisión; 5 — rotor de cola; 6 - viga final; 7 - estabilizador; 8 — botalón de cola; 9 - chasis

El principio de crear fuerza de sustentación por la hélice y el sistema de control de la hélice

en vuelo verticalLa fuerza aerodinámica total del rotor principal se expresa como el producto de la masa de aire que fluye a través de la superficie barrida por el rotor principal en un segundo y la velocidad del chorro saliente:

donde πD 2/4 - área de superficie barrida por el rotor principal;V—velocidad de vuelo en Sra; ρ - densidad del aire;tu-velocidad del chorro de salida m/seg.

De hecho, la fuerza de empuje del tornillo es igual a la fuerza de reacción cuando se acelera el flujo de aire.

Para que el helicóptero avance, se necesita un sesgo del plano de rotación del rotor, y el cambio en el plano de rotación no se logra inclinando el cubo del rotor principal (aunque el efecto visual puede ser solo eso), sino cambiando la posición de la hoja en diferentes partes de los cuadrantes del círculo circunscrito.

Las palas del rotor principal, que describen un círculo completo alrededor del eje durante su rotación, son impulsadas por el flujo de aire que se aproxima de diferentes maneras. Un círculo completo son 360º. Luego tomamos la posición trasera de la pala como 0º y luego cada giro completo de 90º. Así la pala en el rango de 0º a 180º es la pala que avanza, y de 180º a 360º la que retrocede. El principio de tal nombre, creo, es claro. El álabe que avanza se mueve hacia el flujo de aire entrante, y la velocidad total de su movimiento en relación con este flujo aumenta porque el propio flujo, a su vez, se mueve hacia él. Después de todo, el helicóptero vuela hacia adelante. En consecuencia, la fuerza de elevación también aumenta.

Fig. 3 Cambio en las velocidades de flujo libre durante la rotación de la hélice para el helicóptero MI-1 (velocidades de vuelo promedio).

La cuchilla en retirada tiene la imagen opuesta. La velocidad con la que esta cuchilla, por así decirlo, "huye" de ella se resta de la velocidad del flujo que se aproxima. Como resultado, tenemos menos fuerza de elevación. Resulta una gran diferencia en las fuerzas en los lados derecho e izquierdo del tornillo y, por lo tanto, lo obvio momento de vuelco. En este estado de cosas, el helicóptero, al intentar avanzar, tenderá a volcar. Tales cosas tuvieron lugar durante la primera experiencia de creación de helicópteros.

Para evitar que esto suceda, el diseñador usó un truco. El hecho es que las palas del rotor principal están fijadas al manguito (este es un conjunto tan masivo montado en el eje de salida), pero no rígidamente. Están conectados a él con la ayuda de bisagras especiales (o dispositivos similares a ellos). Las bisagras son de tres tipos: horizontales, verticales y axiales.

Ahora veamos qué sucederá con la cuchilla, que está articulada al eje de rotación. Entonces, nuestra cuchilla gira a una velocidad constante sin ningún control externo..

Arroz. 4 Fuerzas que actúan sobre una pala suspendida de un cubo de hélice articulado.

Desde De 0º a 90º aumenta la velocidad del flujo alrededor de la pala, lo que significa que también aumenta la fuerza de elevación. ¡Pero! Ahora la hoja está suspendida en una bisagra horizontal. Como resultado del exceso de elevación, girando en una bisagra horizontal, comienza a elevarse hacia arriba (los expertos dicen que "se balancea"). Al mismo tiempo, debido a un aumento en la resistencia (después de todo, la velocidad del flujo ha aumentado), la pala se desvía hacia atrás, retrasando la rotación del eje de la hélice. Para esto, el ball-nir vertical también sirve.

Sin embargo, al balancearse, resulta que el aire en relación con la pala también adquiere cierto movimiento hacia abajo y, por lo tanto, el ángulo de ataque en relación con el flujo que se aproxima disminuye. Es decir, el crecimiento del exceso de sustentación se ralentiza. Esta desaceleración se ve afectada adicionalmente por la ausencia de una acción de control. Esto significa que el eslabón del plato oscilante unido a la pala mantiene inalterable su posición, y la pala, al oscilar, se ve obligada a girar en su articulación axial, sujeta por el eslabón y, por tanto, reduciendo su ángulo de instalación o ángulo de ataque con respecto al flujo que se aproxima. (La imagen de lo que sucede en la figura. Aquí Y es la fuerza de sustentación, X es la fuerza de arrastre, Vy es el movimiento vertical del aire, α es el ángulo de ataque).

Fig.5 La imagen del cambio en la velocidad y el ángulo de ataque del flujo que se aproxima durante la rotación de la pala del rotor principal.

Al punto El exceso de sustentación de 90º seguirá aumentando, pero con una desaceleración creciente debido a lo anterior. Pasados ​​los 90º, esta fuerza disminuirá, pero debido a su presencia, la pala seguirá subiendo, aunque más lentamente. Alcanzará su altura de oscilación máxima ya varias veces sobre el punto de 180º. Esto se debe a que la pala tiene cierto peso, y sobre ella también actúan fuerzas de inercia.

Con una mayor rotación, la cuchilla retrocede y todos los mismos procesos actúan sobre ella, pero en la dirección opuesta. La magnitud de la fuerza de elevación cae y la fuerza centrífuga, junto con la fuerza del peso, comienzan a bajarlo. Sin embargo, al mismo tiempo, aumentan los ángulos de ataque para el flujo que se aproxima (ahora el aire ya se está moviendo hacia arriba con respecto a la pala), y el ángulo de instalación de la pala aumenta debido a la inmovilidad de las varillas. plato oscilante helicóptero . Todo lo que sucede mantiene la sustentación de la pala en retirada en el nivel requerido. La hoja continúa descendiendo y alcanza su altura de carrera mínima en algún lugar después del punto 0º, nuevamente debido a las fuerzas de inercia.

Así, las palas de un helicóptero, cuando gira el rotor principal, parecen “agitar” o incluso decir “revolotear”. Sin embargo, es poco probable que notes este aleteo, por así decirlo, a simple vista. La elevación de las palas hacia arriba (así como su desviación hacia atrás en la bisagra vertical) es muy pequeña. El hecho es que la fuerza centrífuga tiene un efecto estabilizador muy fuerte en las palas. La fuerza de elevación, por ejemplo, es 10 veces mayor que el peso de la hoja y la fuerza centrífuga es 100 veces. Es la fuerza centrífuga la que convierte a primera vista una pala "suave" que se dobla en una posición estacionaria en un elemento rígido, duradero y que funciona perfectamente del rotor principal de un helicóptero.

Sin embargo, a pesar de su insignificancia, la desviación vertical de las palas está presente, y el rotor principal describe un cono durante la rotación, aunque es muy suave. La base de este cono es plano de giro del tornillo(Ver foto 1.)

Para darle movimiento de traslación al helicóptero, debe inclinar este plano para que aparezca la componente horizontal de la fuerza aerodinámica total, es decir, el empuje horizontal de la hélice. En otras palabras, debe inclinar todo el cono imaginario de rotación del tornillo. Si el helicóptero necesita moverse hacia adelante, entonces el cono debe inclinarse hacia adelante.

Basado en la descripción del movimiento de la pala durante la rotación de la hélice, esto significa que la pala en la posición de 180º debe descender, y en la posición de 0º (360º) debe subir. Es decir, en el punto 180º, la fuerza de elevación debería disminuir, y en el punto 0º (360º) debería aumentar. Y esto, a su vez, se puede hacer reduciendo el ángulo de instalación de la pala en el punto 180º y aumentándolo en el punto 0º (360º). Cosas similares deberían ocurrir cuando el helicóptero se mueve en otras direcciones. Solo en este caso, por supuesto, se producirán cambios similares en la posición de las cuchillas en otros puntos de esquina.

Es claro que en ángulos intermedios de rotación de la hélice entre los puntos indicados, los ángulos de instalación de la pala deben ocupar posiciones intermedias, es decir, el ángulo de instalación de la pala cambia a medida que se mueve en círculo gradualmente, cíclicamente. llamado ángulo de instalación cíclica de la hoja ( paso cíclico). Hago hincapié en este nombre porque también hay un paso de hélice común (ángulo de paso total). Cambia simultáneamente en todas las palas por la misma cantidad. Esto generalmente se hace para aumentar la sustentación general del rotor principal.

Tales acciones se realizan plato oscilante helicóptero . Cambia el ángulo de instalación de las palas del rotor principal (paso de la hélice), haciéndolas girar en las bisagras axiales por medio de varillas adosadas a ellas. Por lo general, siempre hay dos canales de control: cabeceo y balanceo, así como un canal para cambiar el paso total del rotor principal.

Terreno de juego significa la posición angular de la aeronave en relación con su eje transversal (morro arriba y abajo), akren, respectivamente, en relación con su eje longitudinal (inclinación izquierda-derecha).

estructuralmente plato oscilante helicóptero hizo bastante difícil, pero es bastante posible explicar su estructura usando el ejemplo de una unidad similar de un modelo de helicóptero. La máquina modelo, por supuesto, es más simple que su hermano mayor, pero el principio es absolutamente el mismo.

Arroz. 6 modelo de plato cíclico de helicóptero

Este es un helicóptero de dos palas. La posición angular de cada pala se controla a través de las varillas6. Estas varillas están conectadas a la llamada placa interior2 (hecha de metal blanco). Gira junto con el tornillo y en estado estacionario es paralelo al plano de rotación del tornillo. Pero puede cambiar su posición angular (inclinación), ya que está fijado en el eje del tornillo a través de un rodamiento de bolas3. Al cambiar su inclinación (posición angular), actúa sobre las varillas6, que a su vez actúan sobre las palas, haciéndolas girar en articulaciones axiales y cambiando así el paso cíclico de la hélice.

Placa interior al mismo tiempo es la pista interior del rodamiento, cuya pista exterior es la placa exterior del tornillo1. No gira, pero puede cambiar su inclinación (posición angular) bajo la influencia del control a través del canal de cabeceo4 y del canal de balanceo5. Cambiando su inclinación bajo la influencia del control, el plato exterior cambia la inclinación del plato interior y, como resultado, la inclinación del plano de rotación del rotor principal. Como resultado, el helicóptero vuela en la dirección correcta.

El paso general del tornillo se cambia moviendo la placa interior2 a lo largo del eje del tornillo usando un mecanismo7. En este caso, el ángulo de instalación cambia inmediatamente en ambas palas.

Para una mejor comprensión, pongo unas cuantas ilustraciones más del buje de tornillo con un plato cíclico.

Arroz. 7 Buje roscado con plato oscilante (esquema).

Arroz. 8 Rotación de la pala en la bisagra vertical del buje del rotor principal.

Arroz. 9 Buje del rotor principal del helicóptero MI-8

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