Что такое автомат перекоса и для чего он нужен
Автомат перекоса — это ключевой узел в системе управления винтокрылыми летательными аппаратами. Его основная задача — преобразовывать команды пилота в изменение положения лопастей несущего винта (НВ). Он отвечает за два типа управления: общее изменение угла атаки всех лопастей (для управления подъемной силой) и циклическое изменение угла атаки в зависимости от положения лопасти в плоскости вращения (для управления направлением полета). Именно это устройство позволяет вертолету или автожиру выполнять маневры, наклоняя вектор тяги винта в нужную сторону.
История и классическая конструкция
Устройство было изобретено в 1911 году русскими инженерами Б. Н. Юрьевым и Г. Х. Сабининым. Его главное назначение — передавать управляющие сигналы с неподвижной части вертолета на вращающиеся лопасти. Классический автомат перекоса состоит из двух основных колец. Вал несущего винта проходит через направляющую, по которой перемещается ползун, связанный с внутренним неподвижным кольцом. Это внутреннее кольцо через подшипник соединено с наружным вращающимся кольцом (так называемой «тарелкой»), которое и приводит во вращение поводок от вала НВ. Наружное кольцо, в свою очередь, через тяги и рычаги связано с лопастями, меняя их угол атаки.
Принцип работы: общий и циклический шаг
Управление осуществляется с помощью гидроусилителей, воздействующих на тяги. Когда пилот перемещает рычаг общего шага, ползун и внутреннее кольцо движутся вверх или вниз. Это приводит к синхронному изменению угла атаки всех лопастей, что увеличивает или уменьшает подъемную силу. Одновременно с этим регулируется мощность двигателей.
Для управления направлением полета пилот отклоняет ручку продольного или поперечного управления. Это заставляет внутреннее кольцо наклоняться. Наклон передается на вращающуюся «тарелку», которая, вращаясь вместе с винтом, заставляет тяги поднимать и опускать лопасти в определенных секторах вращения. В результате угол атаки лопасти циклически меняется за один оборот: от минимального значения до максимального и обратно. Это создает неравномерную подъемную силу по сторонам диска винта, что и наклоняет плоскость его вращения, заставляя вертолет двигаться вперед, назад или вбок.
Альтернативная система: автомат перекоса Хиллера
Помимо классической схемы, существует оригинальная модификация — система Хиллера. В ней к основной втулке винта, подвешенной на кардане, жестко крепятся две дополнительные короткие управляющие лопасти. Они расположены под углом 90° друг к другу в плоскости вращения. Эти лопасти через стержень связаны с обычной тарелкой автомата перекоса. Когда пилот наклоняет тарелку, меняются углы атаки управляющих лопастей. Их аэродинамические силы, в свою очередь, наклоняют всю втулку основного несущего винта, меняя направление его тяги. Такая система изолирует ручку управления от сильных вибраций и нагрузок с несущего винта, делая управление более легким и простым. Она отличается простотой конструкции, меньшим весом и удобством в эксплуатации.
Применение в авиации
Автомат перекоса является неотъемлемой частью большинства вертолетов. Например, в вертолетах компании Bell он используется для управления двухвинтовой системой. В их механизме тяги от автомата перекоса воздействуют на рычаги, которые поворачивают всю конструкцию винта, закрепленную на карданном подвесе. Наклон тарелки автомата перекоса приводит к наклону плоскости вращения винтов и созданию горизонтальной составляющей тяги, которая и двигает аппарат в заданном направлении.