helimen (helimen) wrote,
helimen
helimen

Category:

FENESTRA

afro5+

В этом году исполнилось 45 лет со дня первого полета вертолета с фенестроном. Серьезный повод, чтобы поговорить об этом, странном, на первый взгляд, устройстве хвостовой балки вертолета. Тем более, что любое отступление от традиционных решений всегда вызывает целую гамму чувств от неприятия до обожания, и фенестрон – не исключение. Итак, фенестрон, более общее название – «винт в кольце», представляет собой винт, вращающийся в специально профилированном кольцевом канале. Само слово фенестрон произошло от латинского fenestra (окно). «Окно», которое открыло дорогу в мир вертолетов целому семейству удивительных машин.
Зачем нужен фенестрон? Зачем нужен рулевой винт – затем нужен и фенестрон. По законам природы, при передаче крутящего момента несущему винту на фюзеляж вертолета  обязательно действует реактивный крутящий момент, который стремится развернуть вертолет в сторону, противоположную направлению вращения несущего винта. Винт, установленный на хвостовой балке, при вращении создает аэродинамическую силу, которая уравновешивает реактивный момент. Если не уравновесить реактивный момент, фюзеляж будет вращаться (словно детская «игрушка-вертолет» с одним несущим винтом, без хвостового). Кроме компенсации реактивного момента винт используется для путевого управления, поэтому получил название рулевого. Пилот с помощью педалей ножного управления воздействует на механизм изменения шага (углов установки лопастей) винта, меняя величину силы, разворачивает вертолет относительно вертикальной оси, осуществляя путевое управление. Среди вертолетов одновинтовой схемы подавляющее большинство – с винтом, расположенным на балке. Такая схема получила название «классической». Эффективность вертолетов, построенных по классической схеме, достаточно высока для всех весовых категорий. Но, к сожалению, традиционный рулевой винт обладает целым рядом недостатков.
Недостатки классики. Во-1х, затраты мощности для компенсации реактивного момента составляют около 10% мощности, потребной для вращения несущего винта на режиме висения. При разворотах на висении, особенно на высотах статического потолка и режимах вертикального подъема эти затраты могут достигать 20% и более. Для разгрузки рулевого винта в горизонтальном полете и повышения транспортной эффективности, а также для повышения путевой устойчивости применяют киль, имеющий несимметричный профиль. Но обдувка киля и хвостовой балки потоком от рулевого винта увеличивает потребную тягу. Вредная поперечная сила, создаваемая килем, может достигать 10-15% тяги рулевого винта. В результате влияния оперения растут затраты мощности, необходимые для обеспечения путевой балансировки вертолета. Плюс прочностные ограничения, накладываемые на рулевой винт и его трансмиссию, приводят к ограничениям по скорости разворота на висении и бокового полета. На высоких скоростях рулевой винт создает значительное вредное сопротивление. В горизонтальном полете обычный винт работает в сложных условиях. Кроме внешнего воздушного потока на него воздействует спутная струя и вихри от несущего винта и фюзеляжа (находится «в тени» несущего винта и фюзеляжа), что приводит к появлению больших знакопеременных нагрузок и даже динамической неустойчивости. Кроме того, рулевой винт является источником звуковых колебаний, частота которых выше, чем у несущего винта. Человеческое ухо более восприимчиво к высокочастотным колебаниям. Поэтому уменьшение шума, создаваемого рулевым винтом, становится одной из главных задач при снижении общего уровня. Наконец, размещение рулевого винта оказалось небезопасным при полетах вблизи препятствий и во время вращения винтов на земле. По разным источникам, каждая седьмая  авария (катастрофа) происходит из-за повреждений рулевого винта при столкновении с препятствиями (провода, ЛЭП, деревья, кустарники, здания и т.п.) или попадании посторонних предметов. По данным фирмы Aérospatiale (в последствии, вошла в компанию Eurocopter), в ходе эксплуатации почти 2000 вертолетов с фенестронами не произошло ни одной серьезной аварии из-за ударов устройств с наземными  препятствиями. Появление фенестрона стало закономерным ответом на недостатки рулевого винта. Создатели вертолетов постоянно искали возможности для снижения шума и повышения безопасности. Желание заключить винт в кольцо появилось вместе с самим винтом, но только экстравагантные французские инженеры сумели реализовать «винт в кольце» в качестве рулевого на практике.
Конструктивно фенестрон состоит из направляющих аппаратов, многолопаточного ротора небольшого размера и корпуса с цилиндрическим каналом, в котором устанавливается винт. По существу, фенестрон тоже, что и рулевой винт. Оба устройства имеют вращающиеся лопасти, которые создают осевую силу, препятствующую вращению фюзеляжа. Фенестрон отличается от обычного винта количеством лопастей. Если у винта от двух до пяти лопастей, то у фенестрона – от восьми до восемнадцати рабочих лопаток. Лопатки фенестрона гораздо меньше, чем лопасти, и вращаются с более высокой скоростью. Кроме того, привод поворота лопаток размещается в специальном корпусе, который является частью вертикального киля вертолета.
(продолжение следует)

фенестр
Tags: фенестрон
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments