В Московском авиационном институте завершилось исследование эффективности различных способов индивидуального управления лопастями вертолетов для компенсации ветровых возмущений. Результаты работы, поддержанной Российским научным фондом (РНФ), позволяют значительно расширить эксплуатационные возможности этих летательных аппаратов в зонах с повышенной ветровой активностью — в частности, в Арктике.
«При раскрутке или торможении несущего винта вертолета в условиях сильного ветра прогибы концов лопастей порой достигают значительных величин. При этом лопасти могут ударяться о хвостовую балку вертолета или другие элементы его конструкции и даже о поверхность взлетно-посадочной полосы, что приводит к их совместным повреждениям. В результате растут затраты на техобслуживание летательного аппарата. Поэтому для эксплуатанта практически значима предельная скорость ветра, при которой таких ударов не будет», — объяснил автор проекта, доцент кафедры 101 «Проектирование и сертификация авиационной техники» МАИ Максим Каргаев.
Целью исследования стал поиск лучшего способа для расширения диапазона скорости ветра, в котором раскрутка и торможение несущего винта будут безопасными. В основу работы была положена идея, согласно которой каждая лопасть может управляться отдельно от остальных. Это дополняет традиционное управление лопастями через автомат перекоса.
В рамках проекта была создана математическая модель, позволяющая в каждый момент времени определять положение лопасти в пространстве на режимах раскрутки и торможения винта в условиях ветрового воздействия. Исследовалась эффективность индивидуального управления лопастями с помощью таких элементов, как активные триммеры, закрылки и бесщелевые законцовки.
Активные триммеры — это небольшие подвижные пластины, вынесенные за аэродинамический профиль лопасти. Активные закрылки — отклоняемые поверхности, расположенные на задней кромке лопасти. Активными бесщелевыми законцовками называют конструктивное изменение концевой части лопасти, обеспечивающее ее управляемый осевой поворот без образования щелей. Все три элемента хоть и различаются конструктивно, но выполняют одну задачу: они берут под контроль и снижают амплитуды колебаний лопасти.
«Для каждого из перечисленных элементов на заданных режимах работы несущего винта искался собственный оптимальный закон индивидуального управления. В результате удалось установить, что использование управляемого закрылка для исследованного варианта эксплуатации оказалось в 2,74 раза эффективнее, чем применение активного триммера, и позволяет увеличить предельную — то есть максимально допустимую для безопасной эксплуатации скорость ветра на 35,1% по сравнению с классической конфигурацией лопастей без элементов активного управления. В то же время использование управляемой бесщелевой законцовки обеспечивает увеличение предельной скорости ветра на 45%», — пояснил Максим Каргаев.
Проект реализуется в рамках объявленного президентом России Десятилетия науки и технологий.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
