Введення
Лопаті є найважливішим елементом конструкції вертольота, оскільки саме вони формує несучу силу, що приводить весь вертоліт в рух. Їх міцність в чому визначає безпеку польоту і повинна бути забезпечена в першу чергу.
На перших етапах конструювання та будівництва вертольотів самих різних моделей використовувалися балкові схеми опису напружено-деформованого стану несучих лопатей. Однак технічний прогрес і бурхливий розвиток інформаційних технологій призвели до можливості використання більш точних математичних моделей для опису процесу деформування цих елементів конструкцій. Зокрема, використовували моделі тонкостінних балок (схема Власова) і багатошарових балок.
У даний роботі запропоновано використання найбільш точною тривимірної моделі для анізотропного тіла. Остання обставина пов'язана з тим, що передбачувана конструкція складається з композитних матеріалів, утворених з ортотропних стеклотканей, покладених певним чином, і стільникового заповнювача спеціальної структури.
1. Принцип польоту вертольота і основні конструктивні відмінності його від літака
Тяга несучого гвинта
Вертоліт - літальний апарат важчий за повітря.
Підйомна сила і тяга для поступального руху у вертольота створюються за допомогою несучого гвинта. Цим він відрізняється від літака і планера, у яких підйомна сила при русі в повітрі створюється несучої поверхнею - крилом, жорстко з'єднаним з фюзеляжем, а тяга - повітряним гвинтом або реактивним двигуном.
В принципі польоту літака і вертольота можна провести аналогію. У тому і іншому випадку підйомна сила створюється за рахунок взаємодії двох тіл: повітря і літального апарату (літака або вертольота).
За законом рівності дії та протидії випливає, що з якою силою літальний апарат діє на повітря (вага або земне тяжіння), з такою ж силою повітря діє на літальний апарат.
Тяга і крутний момент лопаті
Повна аеродинамічна сила лопаті може бути виражена наступною залежністю:
,
де - коефіцієнт аеродинамічної сили;- Осредненний кут атаки лопаті;- Площа лопаті;- Осредненная величина швидкості повітряного потоку.
Звідси видно, що аеродинамічна сила прямо пропорційна куту атаки та другого ступеня швидкості. тут маються на увазі осредненние значення кута атаки лопаті () і швидкості потоку по лопаті, бо, як відомо, швидкість, і кут атаки для різних перетинів лопати неоднакові. Розглянемо складові повної аеродинамічної сили, спрямовані паралельно осі гвинта і паралельно площині обертання. Перша складова є не що інше, як тяга однією лопаті, друга складова - сила опору обертанню. Так як повітряний потік зустрічає велику частину лопаті під невеликими кутами, а кути установки лопаті так само невеликі (не більше), то без великої помилки можна вважати, що тяга лопаті і підйомна сила за величиною однакові, тобто
Сила опору обертанню може істотно відрізнятися від сили опору, спрямованої по потоку. Наближено можна вважати, що є сума сили опору і проекції підйомної сили на площину обертання, тобто
У горизонтальному польоті завжди більше, ніж. ...
