Как работают роторные «самолеты» Kaman K-225?

Это форма закрылков с сервоприводом, обычно встречающаяся в конструкциях Kaman, но также и по крайней мере на одном раннем вертолете (а именно, на самолете с соосным ротором, построенном д'Асканио (показан ниже):

В отличие от управления шагом лопасти от основания лопасти с помощью звеньев шага (которые, по сути, являются толкателями), как в типичной головке несущего винта, сервозаслонки позволяют управлять шагом с помощью управляющей поверхности на лопасти (аналогично тому, как управляют работа на самолете). Желтое «крыло» — это закрылок, а черный элемент, как я полагаю, содержит шарнир и приводной стержень, чтобы двигать закрылок вверх и вниз, создавая силу в небольшой момент времени за лопастью, которая затем изменяет положение лопасти. шаг по желанию. Вместо того, чтобы использовать привод для поворота лопасти, вы используете аэродинамику, чтобы сделать большую часть работы за вас, подобно тому, как работает самолет (за исключением того, что вместо изменения эффективного угла атаки несущего винта вы вместо этого скручивание).

Следовательно, если вы внимательно посмотрите на первое изображение, которое вы разместили, вы заметите, что на нем нет ни автомата перекоса, ни звеньев шага, и на самом деле ничего не достигает мачты несущего винта от вертолета, кроме несущей скобы. Эта система позволяет отказаться от шаговых звеньев и связанных с ними приводных систем и может уменьшить общий вес системы. Кроме того, поскольку закрылки имеют значительно более обтекаемую форму, чем обычное звено шага, также есть возможность сэкономить на сопротивлении. Сравните следующие две головки ротора: первая представляет собой полужесткий 2-лопастной ротор от Bell 230, а вторая представляет собой типичную головку ротора Kaman. Голова Kaman — это образ простоты, когда вы понимаете, что единственные детали, торчащие на ветру, помимо рукояток лезвия, — это ограничители дропа.

Белл 230

Каман Х-43

Однако бесплатного обеда не бывает. Плата за все это заключается в том, что вместо актуатора где-то относительно "легко" (на корпусе вертолета) приходится ставить актуатор (правда, значительно меньший, чем потребовался бы для привода традиционных тангажных звеньев) на лопасти несущего винта и подавать на него как управление, так и питание. Управление и мощность не так уж плохи - это уже сделано для противообледенительного механизма в некоторой степени - но привод может быть хитрым, особенно, я думаю, с точки зрения настройки динамики лопастей. Kaman (который построил K-225 и очень успешный KMAX, в котором также используются закрылки с сервоприводом) нашел способ сделать это, который отлично работает, но он не произвел фурора на вертолетах других производителей (насколько мне известно). Ходят слухи, что Sikorsky и Northrop сделали запись для DARPA. Программа беспилотного боевого вооруженного винтокрыла, на которой были закрылки с сервоприводом, но эта программа была сокращена в 2004 году... так что кто знает? Тем временем автоматы перекоса были предпочтительным методом управления на протяжении более 80 лет и хорошо работают для тех, кто не имеет опыта работы с закрылками.

Источники: https://www.helis.com/howflies/servo.php и класс динамики ротора.

На вертолетах Kaman, как и на любых других, есть рычаги управления наклоном лопастей и автоматом перекоса. Звенья управления шагом лопастей находятся внутри полого вала несущего винта, а автоматы перекоса находятся внутри вертолета в нижней части полых валов несущего винта.

Кроме того, вместо прямого управления шагом лопасти с помощью звеньев управления шагом для поворота основания лопастей, как в других вертолетах, каждое звено управления шагом лопастей соединяется с небольшим валом крутящего момента внутри каждой лопасти, который приводит в движение эти маленькие закрылки, расположенные ближе к концу лопастей (сервопривод). закрылки) маленькое движение закрылков закручивает гибкие лопасти вертолета, изменяя шаг их лопастей.

Этот метод сервопривода закрылков требует меньшего усилия для управления тангажем, чем другие вертолеты. Большинству других вертолетов требуются мощные гидравлические сервоприводы для управления положением автомата перекоса - на Kaman закрылки с сервоприводом усиливают управляющее усилие, поэтому им не нужно много усилий для управления автоматом перекоса.

Я заметил, что некоторые люди думают, что у вертолета Kaman с двумя взаимозацепляющимися лопастями нет автомата перекоса или звеньев управления лопастями несущего винта. Причина неправильного понимания того, что у него нет автомата перекоса или звеньев управления шагом лопастей, заключается в том, что автомат перекоса не расположен в верхней части лопасти. несущий вал, как у традиционных вертолетов, где его легко увидеть, а тяги управления шагом спрятаны внутри полого вала несущего винта. Их понимание того, как работает этот вертолет, является недостаточным, но, к сожалению, это неверное предположение передается.

https://patents.google.com/patent/US3217809

Патент Kaman, на который я ссылаюсь, показывает схемы и описывает управление автоматом перекоса, а также показывает полый вал несущего винта и т. д. Патент показывает только вертолет с одним ротором, но в конструкции с двойным зацеплением используется тот же полый вал и т. д. Механизм управления, который управляет тарелка или тарелки перекоса называются азимутальным механизмом.

Конструкция Kaman чрезвычайно надежна и требует минимального обслуживания, а новейшая конструкция Kaman K-MAX с двойным зацеплением популярна среди других применений для лесозаготовок и пожаротушения. Конструкция с двумя роторами обеспечивает выдающуюся топливную экономичность, выдающуюся грузоподъемность и низкий уровень шума.