Большая энциклопедия техники - Коллектив авторов

Конструкторские, экспериментальные работы, исследования, испытания и доводки лопастей и несущей системы автожиров нашли свое применение при конструировании вертолетов.

Автомат перекоса

Автомат перекоса – устройство управления общим (изменяющим силу тяги) изменением угла атаки несущего винта (НВ) и циклическим (изменяющим направление тяги) шагом несущего винта.

Управление вертолетом и автожиром в пространстве производится изменением направления тяги НВ, а также изменением силы тяги рулевого винта.

Автомат перекоса изобретен в 1911 г. Б. Н. Юрьевым совместно с Г. Х. Сабининым. Основное назначение автомата перекоса – передача движения с неподвижных элементов системы управления на вращающиеся лопасти НВ. В общих чертах автомат перекоса устроен следующим образом. Вал НВ проходит внутри направляющей ползуна общего шага. По ней перемещается ползун с шарнирно присоединенным к нему внутренним невращающимся кольцом, а также качалками продольного и поперечного управления. Внутреннее кольцо связано подшипником с наружным вращающимся кольцом, которое может отклоняться в двух плоскостях. Наружное кольцо (тарелка) автомата перекоса приводится во вращение поводком, соединенным с валом НВ. Концевые шарниры вращающейся тарелки связаны тягами с рычагами поворота лопастей.

Автомат перекоса управляется гидроусилителями, воздействующими на тяги поперечного и продольного управления, а также на рычаг управления общим шагом. При отклонении рычага общего шага ползун автомата перекоса движется вверх или вниз по направляющей, при этом все вертикальные тяги перемещаются на одинаковые расстояния и поворачивают с помощью рычагов все лопасти на угол. Управление общим шагом лопастей НВ сопровождается синхронным изменением мощности двигателей. При отклонении тяги продольного управления внутреннее невращающееся кольцо автомата перекоса поворачивается на угол, это вызывает поворот наружного вращающегося кольца в том же направлении на тот же угол наклона. Благодаря этому при вращении НВ вертикальные тяги двигаются вверх и вниз на различные расстояния и поворачивают при помощи рычагов лопасти в каждом азимутальном положении угол. В динамике циклический шаг выглядит так. В некотором азимутальном положении угол установки лопасти несущего винта минимальный, затем, по мере ее вращения, этот угол возрастает, достигая через пол-оборота НВ максимального значения. В течение следующей половины оборота НВ угол уменьшается до исходного минимального значения. В результате значение силы тяги становится неодинаковым в противоположных сторонах плоскости вращения НВ, благодаря этому изменяется положение в пространстве плоскости вращения НВ. Это заставляет летательный аппарат двигаться в горизонтальной плоскости. Похожим образом изменяется угол атаки лопастей при отклонении тяги поперечного управления на угол. Так происходит управление периодичностью НВ (период изменения угла атаки лопасти соответствует обороту НВ).

Наряду с классической системой существует и оригинальная модификация системы управления несущим винтом – автомат перекоса Хиллера. Он состоит из двух дополнительных укороченных лопастей, расположенных под углом 90° к основным в плоскости вращения несущего винта. Лопасти несущего винта жестко закреплены на втулке, подвешенной на валу, на кардановом подвесе. Управляющие укороченные лопасти жестко скреплены со стержнем, также проходящим через втулку винта. Стержень может поворачиваться при помощи поводка, связанного тягой с тарелкой автомата перекоса. Пилот меняет наклон тарелки, затем меняются углы атаки управляющих лопастей. Одна из лопастей поднимается, вторая лопасть опускается. Это приводит к изменению угла атаки лопастей несущего винта. В результате плоскость вращения лопастей меняет наклон, что вызывает поворот вектора тяги несущего винта.

Таким образом, посредством управляющего рычага пилот воздействует на вспомогательные лопасти, которые в свою очередь управляют основными лопастями вертолета, наклоняя втулку несущего винта. В итоге конус несущего винта наклоняется в требуемом направлении полета. Так как ручка управления пилота изолирована от несущего винта, то все силы обратной связи минимальны.

Использование этой системы в некоторой степени упростило управление вертолетом и позволило получить ряд преимуществ, таких как простота конструкции, удобство в эксплуатации, экономия в весе.

В серии вертолетов БЕЛЛ применен автомат перекоса. В механизме тяги автомата перекоса воздействуют на рычаги управления винта, поворачивающие на определенный угол поворота всю конструкцию двухвинтового НВ, прикрепленного к валу карданным подвесом.

При изменении заданного угла установки тарелки автомата перекоса наклоняется плоскость вращения НВ, при этом формируется движущая сила.

Астрономические навигационные устройства и системы

Определение курса самолета является одной из важнейших задач каждого полета. Для этого существуют различные курсовые приборы, называемые компасами. Компасы бывают магнитные, гироскопические, астрономические и др. Наиболее распространенными являются магнитные компасы, стрелки которых определяют направление на магнитный полюс Земли, а следовательно, дают магнитный курс самолета. Для нанесения линии курса на полетную карту магнитный курс переводится в истинный, для чего вводится поправка на магнитное склонение. Точность показания магнитных компасов, не считая инструментальных ошибок прибора, зависит от состояния магнитного поля Земли и электромагнитного поля самолета. Влияние железных частей самолета, намагничиваемых магнитным полем Земли, и самолета на магнитную стрелку выражается в так называемой девиации компаса, которая определяется на каждом самолете и в полете учитывается по графикам девиации.

В отличие от других компасов астрономический компас дает возможность определять непосредственно истинный курс самолета, который без всяких поправок наносится на карту. Идея создания солнечного компаса принадлежит русскому авиатору С. Любицкому, по замыслу которого в дальнейшем этот прибор был сконструирован.

Принцип работы современного астрономического компаса, весьма простого по конструкции и не связанного ни с каким агрегатом самолета, основан на определении направления на какое-либо небесное светило: Солнце, Луну, планету или звезду. Взять направление на светило и определить его курсовой угол, т, е. угол, заключенный между осью самолета и направлением на светило, вообще говоря, можно любым визиром. Для Солнца это можно сделать, используя тень от какого-нибудь вертикального штыря. В основу метода измерения истинного курса самолета по астрокомпасу положено равенство истинного курса (ИК) разности между азимутом светила (А) и его курсовым углом (КУ). Зная закономерность суточного вращения светил, мы для любого момента времени можем заранее рассчитать азимут светила, а в полете, измерив курсовой угол светила и вычтя его из величины азимута, мы получим истинный курс самолета.

Суточное вращение небесных светил не параллельно истинному горизонту, а это значит, что непосредственный отсчет направления на светило на горизонтальном круге можно производить только при специальном расчете азимута светила для каждого момента. Чтобы избежать этих расчетов, используют равномерность суточного вращения светил, для чего в астрокомпасе, помимо устанавливаемого горизонтально курсового лимба, имеется еще круг часовых углов, устанавливаемый по широте места параллельно плоскости небесного меридиана. В нижней части прибора находится его основание, при помощи которого осуществляется закрепление астрокомпаса на самолете.

Визирная система для звезд не связана с часовым механизмом, поэтому при пользовании ею, помимо установки долгот и широт места, необходимо еще для каждого случая определения курса устанавливать на шкале часовых углов соответствующий гринвичский часовой угол светила.

Астрономический компас устанавливается на самолете так, чтобы на него попадали лучи наблюдаемых светил. Для этого его ставят или под специальным небольшим астрокуполом, или, если астрокупола на самолете нет, – перед остеклением кабины.

При укреплении астрокомпаса добиваются строгой параллельности между осью самолета и линией, проходящей через риски прибора с надписью «Курс» и «Курс +180°», при этом риска с надписью «Курс» должна быть направлена в сторону хвостовой части самолета. Работа астрономического компаса в полете должна выполняться при условии, что курсовой лимб (где отсчитывается курс самолета) устанавливается в плоскости истинного горизонта, а кругу часовых углов (где отсчитывается часовой угол светила) придается наклон по широте места, вследствие чего он становится параллельным плоскости небесного меридиана. На подготовленном для наблюдения астрокомпасе его курсовой лимб так же связан с кругом часовых углов, как и горизонтальная система небесных координат связана с экваториальной для данного светила и данного места, а направление на светило устанавливается непосредственно по часовому углу этого светила.