ЩЕ МАТЕРІАЛИ ПО ТЕМІ:
Земним резонансом називаються самозбудні колі-банія вертольота, що виникають внаслідок взаємодії коливань вертольота на пружному шасі і коливань лопатей відноси-кові вертикальних шарнірів. Всі вертольоти, які мають верти-Кальне шарніри без демпферів, схильні до земному резонансу. Демпфери вертикальних шарнірів в основному і служать для усунення земного резонансу. Конструктор завжди стремит-ся зменшити демпфуючий момент вертикальних шарнірів до нуля, якщо можна уникнути земного резонансу. У вертольотів з колісним шасі доцільно зробити так, щоб частота соб-дарських коливань вертольота на шасі була нижче частоти коливань несучої системи. Тоді при наростанні коливань двох цих систем вони будуть проходити з меншою інтенсивністю і буде потрібно менше демпфірування. Низька частота власних коливань вертольота досягається пом'якшенням амортизації шас-сі. Збільшення частоти коливань несучої системи домагаються збільшенням демпфуючих моментів вертикальних шарнірів.
У поступальному польоті, а особливо при русі вертоле-та ло землі, лопаті здійснюють коливання навколо вертикальних шарнірів, тому між лопатями будуть неоднакові кути. Загальний центр ваги лопатей (гвинта) зміщується від осі обертаючись-ня гвинта, на втулці з'являється неврівноважена відцентро-ва сила, яка розгойдує несучу систему з певною частотою. Коли вертоліт знаходиться на землі або переміщається по ній, то коливання несучої системи ростуть, а сам вертоліт знаходиться в підвішеному стані, і частота його власних коливань збільшується. В цьому випадку частоти коливань двох систем можуть збігтися (резонанс). Це призведе до небезпечної рас-хитавиці вертольота, при якій коливання лопатей навколо верти-Кальний шарнірів збільшуються, неврівноважена центро-бажаних сила зростає, в результаті коливання всього вертольота швидко наростають.
Джерелом енергії для поперечних коливань вертольота є працюючі двигуни. При певному невеликому режимі роботи двигунів і на малих числах оборотів несу-ного гвинта коливання несучої системи демпфуються аморті-заторами шасі, пневматиками коліс і демпферами вертикаль-них шарнірів. При великому режимі роботи двигунів і числі обертів несучого гвинта робота сил, що викликають коливання, зростає, а робота демпфуючих сил зменшується внаслідок
Мал. 113. Коливання вертольота Мі-8 при земному резонансі:
а-на першу тону коливань; б-по другому тону коливань; / -неуравновешенная
відцентрова сила; 2-площині симетрії нерухомого вертольота; 3 положення
площині симетрії при коливаннях; 4 - центри коливань (ц. К.)
зростання тяги гвинта і зменшення обтиску амортизаторів шасі і пневматиків коліс. Починаючи з деякого режиму приплив енергії від двигунів, яка розгойдує несучу систему, буде більше енергії розсіювання у всіх амортизаторах і Демпф-рах, тому коливання будуть зростати і, якщо не вжити термінових заходів, можливе руйнування окремих частин вертольота. Коливання вертольота будуть розвиватися в основному в поперечного-ної площини, так як поперечний момент інерції вертольота набагато менше поздовжнього моменту.
Вертоліт Мі-8, як і інші вертольоти, схильний до колеба-вам по так званим першим та другим тонам (видам).
При коливаннях за першим тону вертоліт розгойдується в поперечній площині навколо осі, що проходить нижче грунту (рис. 113, а). При такому характері коливань неврівноважений-ва відцентрова сила не тільки крениться вісь симетрії вертольота, але і одночасно зрушує вертоліт і його центр тя-жерсті в сторону дії сили. Коливання вертольота на першу тону коливань низької частоти і виникають при запуску і опро-
бовакіі двигунів і трансмісії на землі і при рулении, ко-ли тяга несучого гвинта порівняно невелика. При такого роду коливаннях пневматики не відривати від землі.
Для лоперечних коливань вертольота по другому тону харак-Терно те, що ці коливання відбуваються навколо осі, що проходить вище центру ваги вертольота (рис. 113,6). В цьому випадку при дії неврівноваженої відцентрової сили в ту ж сторону, що і при коливаннях за першим тону, вертоліт крениться в бік дії сили, але центр ваги і вся маса його сдви-гаются в сторону, протилежну дії сили на втулці гвинта. Коливання вертольота по другому тону високої частоти і з'являються при великій тязі несучого гвинта, близькою до ваги вертольота, коли амортизатори расжати і не беруть участі в роботі (енергія коливань не розсіюється). Такі коливання можуть виникнути після приземлення .при посадці з коротким пробігом або в момент відриву при зльоті і в інших випадках знаходження вертольота на землі при великій тязі несу-ного гвинта. В цьому випадку розгойдування (вертольота відбувається на од-них пневматиках коліс, що призводить до попеременному відриву коліс від землі.
Особливість конструкції вертолітного шасі полягає в тому, що воно повинно забезпечувати «м'яку» амортизацію для запобігання земного резонансу і в той же час забезпечувати потрібну роботу амортизаторів при посадці без ударів (непол-ве обтиснення стійок). Розміри отворів, через які протікають-ет рідина при роботі амортизатора, вибрані з умов земного резонансу (м'яка стійка), не забезпечують роботу амортизатора при посадці, т. Е. Виникають великі зусилля при уда-ре про землю. Отвори, вибрані з умов посадки, дають не-достатню демпфірування при (Поперечних коливаннях і не усувають земного резонансу. Зазначені труднощі преодоле-ються наступним чином.
1. Установкою пружинного демпфера на сполучному тру-бопроводе між рідинними камерами високого тиску амортизаторів головних ніг шасі (рис. 114). Пружинний Демп-фер влаштований так, що він не змінює характеристик шасі при оди-наково зусиллях на обидва колеса, наприклад, якщо відбувається по-садка на обидва колеса без крену, але значно знижує жест-кість шасі при неоднакових навантаженнях на колеса, що може бути при поперечних коливаннях типу земного резонансу за першим тону коливань і при посадці на одне колесо. При стоянці вертольота або при його русі по землі, коли обидва ко-лісу мають однакове навантаження, поршень демпфера знаходиться в середньому положенні. При посадці на одне колесо або при по-перцевих коливаннях вертольота на першу тону гідросуміш з амортизатора високого тиску, що знаходиться з боку ко-лісу, який отримав більший тиск, перетікає по трубопрово-ду через перекривний кран в демпфер і віджимає його поршень в
протилежну сторону до упору в торець обойми на максі-мальную величину. З іншого порожнини демпфера гідросуміш витісняється і перетікає через перекривний кран по трубопро-воду в протилежний амортизатор. Перетікання рідини з обжатого амортизатора в необжатий рівнозначно уменьше-нию жорсткості амортизатора, що знижує частоту власних коливань вертольота, що знаходиться на шасі за першим тону, віддаляючи її від частоти коливань несучого гвинта. Пружинні демпфери встановлюються на вертольотах Мі-6.
Мал. 144. Схема пружинного демпфера між камерами високого тиску двокамерного амортизатора шасі:
а -амортізатор низького тиску; б -амортізатор високого дав-лення; в -гнучкий шланг; г пружина демпфер
2. Застосуванням амортизаційних стійок з малим зусиллям
попереднього затягування. Для вертолітного шасі бажано
мати якомога менше зусилля попереднього затягування,
так як при великій тязі несучого гвинта зусилля на шасі умень-
шаются, і якщо ці зусилля будуть менше зусиль предварітель-
ної затяжки, то амортизатори стійки стануть на упори і пере-
стануть працювати. Це буде призводити до земного резонансу на
пробігу і в інших випадках. Для вертолітного шасі зазвичай
вибирається зусилля попереднього затягування рівне 10% від
навантаження на амортизатор під час стоянки на землі при від-
відсутністю тяги несучого гвинта.
3. Установкою спеціальних клапанів в конструкцію амор-
тізатора. Клапан, встановлений в амортизаторі, відкривається
тільки тоді, коли зусилля стиснення при посадці перевершують
деяке критичне значення. Якщо зусилля на амортизатор
менше, ніж критичне, працюють отвори, розміри яких
обрані з умов запобігання земного резонансу; при
зусиллях на амортизатор, вище критичних, працюють додаткового-кові отвори більшого діаметра, розміри яких вики-ни з умов обмеження перевантажень на посадці.
4. Збільшенням демпфірування на зворотному ході амортіза-
тора. При цьому способі розміри отворів, через які про-
тека гідросуміш на прямому ході амортизатора (стиснення), ви-
Біра з умови посадки, а розміри отворів, через кото
риє гідросуміш протікає на зворотному ході амортизатора
(Розтягнення), - з умов усунення земного резонансу.
5. Застосуванням двухкамерной стійки. Для запобігання
поперечних коливань вертольота по другому тону коливань ж-
лательно збільшити демпфирующие властивості амортизатора в
самому початку ходу штока, коли тяга гвинта велика, порівнянна
з вагою вертольота. Для демпфірування коливань цього тону
передбачені на основних амортизаторах шасі до-
ні камери з малим тиском, які вступають в роботу
відразу ж після торкання коліс землі або перед відривом від землі ,,
коли тяга несучого гвинта велика, і камери з високим
тиском не спрацьовують. Тоді почалися коливання верто-
літа будуть демпфірованного в камерах низького тиску, що і
запобігає розвитку земного резонансу. При стоянці на зем-
ле амортизатор низького тиску повністю обжатий і вимкнений
з роботи. Двокамерні стійки передбачені у шасі вер-
толетов Мі-8, Мі-6 і Мі-2.
Потужним засобом для запобігання земного резонансу є гідравлічні демпфери вертикальних шарнірів, лопатей несучого гвинта, які встановлюються на вертоле-тах Мі-8, Мі-6 і Мі-2. Особливість гідравлічного демпфера вертикального шарніра полягає в тому, що при польоті або при русі по землі, коли коливання лопатей по вертикаль-ним шарнірам звичайні, момент тертя незначний, що і не-обходимо для парирування шкідливої дії сил Коріоліса. При появі коливань вертольота амплітуда коливань лопатей по вертикальних шарнірів зростає, що призводить до збільшення моменту тертя. При цьому частота коливань не-сущою системи зростає, земної резонанс запобігає.
Поперечні коливання конкретного вертольота залежать від польотного ваги, розташування центру його тяжкості, масових моментів інерції, характеристик амортизаторів шасі, шин коліс і гідравлічних демпферів вертикальних шарнірів. Для вертольота Мі-8 конструктор підібрав такий обсяг гідро-суміші і початковий тиск технічного азоту в ресори-рах, початковий тиск повітря в пневматиках коліс і мо-менти гідравлічних демпферів вертикальних шарнірів, що частота коливань несучої системи не збігається з частотою коливань вертольота, що знаходиться на землі. Тому при пра-вільной технічної та льотної експлуатації вертольота земної резонанс на вертольоті Мі-8 повністю виключений. Але це не
значить, що він не може виникнути. Навпаки, якщо не підтрим-проживати необхідний рівень гідросуміші і тиску азоту в амортизаторах шасі, тиску повітря в пневматиках коліс, допускати помилки при запуску і випробуванні двигунів і трансмісії, не виконувати встановлені обмеження при ру-лення, зльоті та посадці з коротким розгоном і пробігом , то земної резонас на вертольоті Мі-8 можливий.
Першопричиною земного резонансу може послужити будь-якої навіть несуттєвий фактор: випадкова нерівність по-поверхні землі, різкі пориви вітру, різке або велике від-лень ручки управління від положення, при якому устано-вильно кути лопатей не змінюються, велика швидкість руху по землі, низька температура навколишнього повітря і ін. з-четаніе перерахованих факторів з несправністю системи демпфірування або порушення її характеристик при техниче-ському обслуговуванні може створити сприятливі умови для розвитку земної ре зонанса.
Для запобігання можливості виникнення земного резонансу на вертольоті Мі-8 необхідно виконувати дотримуюся-щие правила технічної та льотної експлуатації.
1. Точно дотримуватися і правильно виконувати всі регламент-
ні роботи по обслуговуванню гідродемпферов втулки несуще-
го гвинта.
2. Зарядка амортизаторів шасі маслом АМГ-10 і техніч
ським азотом за обсягом і тиску повинна бути в межах
встановленої норми: масла в кожному амортизаторі високого
тиску 3-3,5 л, в амортизаторі низького тиску 1,5-2 л,
в амортизаторі передньої ноги шасі 3-3,5, л 1, початкова давши-
ня технічного азоту в амортизаторах високого тиску
головних ніг шасі 60 кгс / см 2. в амортизаторах низького давле-
ня головних ніг шасі 26 кгс / см 2. в амортизаторі передній но
ги шасі 32 кгс / см 2.
3. Зарядка пневматиків коліс повітрям повинна бути в пре-
межах норми: початковий тиск в пневматиках головних коліс
5,5 кгс / см 2. передньої ноги 4,5 кгс / см 2.
4. При можливості уникати запуску двигунів і Раскрут-
ки гвинта при бічному вітрі і ні в якому разі не допускати
запуску двигунів при бічному вітрі більше 10 м / с.
5. При рулении дотримуватися наступні обмеження. ско-
рость рулювання не повинна перевищувати 20 км / год. рулювання вдосконалення-
шать тільки при вітрі не більше 20 м / с. Чи не рулить по нерівному,
м'якому ґрунті, на глибоке і пухкому снігу. число облад
тов несучого гвинта в межах 95 + 2%, загальний крок гвинта НЕ
більше 6 °.
1 Під час зарядки і дозарядженню амортизаційних стійок кількість заправ-ляемого масла АМГ-10 визначається за рівнем його до отворів зарядних трубок при повному стисненні стійок в вертикальному положенні.
6. При зльоті по-літакового з коротким розгоном добівать-
ся мінімальної довжини і часу розбігу, не допускати швидкості
отрьіва більше 50-60 км / ч.
7. При посадці по-літакового з коротким пробігом не допу-
скать посадкову швидкість більше 40-50 км / ч. після пріземле-
ня до відмови опускати ручку загального кроку вниз, переводити ру-
коятку коректора газу В.Леві. Використовувати гальма коліс для
зменшення довжини і часу пробігу.
8. При вертикальному зльоті не утримувати вертоліт довго
в підвішеному стані до відриву коліс від землі і поблизу
землі після відриву.
9. При вертикальній посадці не утримувати вертоліт діл-
го поблизу землі і в підвішеному стані після торкання ко
лісами землі.
Зовні явище земного резонансу проявляється наступним: чином: вертоліт починає захитався з боку на сторо-ну без відриву пневматиків коліс від землі, потім розгойдування швидко збільшується, і вертоліт вдаряється об землю попе-менно колесами. Крен зростає, лопаті можуть стосуватися зем-ли, руйнуються шасі, вертоліт може перекинутися. Процес-розвитку земного резонансу від початку до небезпечного становища триває 6-7 с. Явище земного резонансу необхідно відрізняти від розгойдування вертольота, який починається при на-Растані оборотів при запуску двигуна. Ці розгойдування загасають і припиняються після виходу запускається двига-теля на режим малого газу.
При появі ознак земного резонансу на землі при випробуванні двигунів необхідно негайно опустити ручки-ку загального кроку вниз до відмови і одночасно повернути руко-ятку коректора газу вліво до упору.
При появі земного резонансу у всіх інших випадках (рулювання, розбіг, пробіг і ін.) І на всіх стадіях його розвитку необхідно погасити джерело енергії цих коливань - робо-тануть двигуни, обжати амортизатори і пневматики коліс. припинити махові руху лопатей навколо горизонтальних шарнірів і коливань їх навколо вертикальних шарнірів. Для цього необхідно швидко зменшити загальний крок гвинта до отка через з одночасним поворотом рукоятки коректора газу вле-во. Ручку циклічного кроку поставити в нейтральне положення і, якщо це був розбіг при зльоті, пробіг при посадці або ру-ня, застосувати гальма коліс для швидкого гасіння скоро-сті. Якщо коливання не припиняються, необхідно вимкнути двигуни.
Для вертолітного шасі, крім звичайного розрахунку на інш-ність, який проводиться за таким же принципом, як і для літаків, передбачено розрахунок на земній резонанс для по-требного демпфірування. Розрахунок вертолітного шасі на зем-
ної резонанс складається з проектувального і повірочного рас-четов.
Проектувальний розрахунок робиться для визначення характе-ристик жорсткості і необхідного демпфірування шасі, при яких відсутня земної резонанс. Характеристика жорстко-сти і необхідне демпфірування визначаються по відпо-ють формулами розрахунку.
Сутність розрахунку шасі на земній резонанс полягає в наступному. За відповідними формулами розрахунку визна-ються частоти власних коливань 'вертольота по пер-вому і другого тонів коливань. Крім того, по спеці-альної формулою визначається частота власних коливань вертольота в момент його торкання землі або відриву від землі, для випадку найнебезпечнішого і часто зустрічається. Потім для кожної знайденої з трьох частот власних коливань за відповідними формулами знаходять кутові швидкості обертаючись-ня і відповідні їм числа обертів несучого гвинта, ко-торие є резонансними з знайденими частотами власних коливань вертольота.