Voo constante. Voo instável.

Para consideração de forças e coordenadas, tomemos, por exemplo, um helicóptero de rotor único com rotor de cauda.

O vôo do helicóptero pode ser estável ou instável. Em vôo constante, a velocidade de movimento do helicóptero é constante ou igual a zero. Em outras palavras, podemos dizer que não há aceleração em vôo estável. É conhecido pela primeira lei da mecânica que qualquer corpo está em estado de repouso ou movimento retilíneo uniforme no caso em que a resultante de todas as forças que atuam sobre o corpo é zero. Se essa condição não for atendida, então sob a ação de uma força desequilibrada, a velocidade de movimento do corpo muda de magnitude ou direção, ou ambas ao mesmo tempo, ou seja, há aceleração.

Na presença de força desequilibrada e, conseqüentemente, aceleração, o vôo do helicóptero será instável, o que ocasionará o surgimento de forças inerciais adicionais.

Os modos de voo em estado estacionário são os modos principais, enquanto os instáveis ​​são transitórios de um modo em estado estacionário para outro.

Vamos considerar os casos mais simples de vôo estável.

Sabemos que o plano de rotação do rotor principal de um helicóptero é o plano que passa pelo cubo do rotor principal perpendicular ao seu eixo.

Porém, em vôo, as pás do rotor não giram neste plano, mas descrevem a superfície de um determinado cone, cujo eixo, no caso geral, não coincide com o eixo do rotor.

Vamos desenhar um avião pelas pontas das lâminas. O ângulo resultante entre o plano e a pá da hélice é denominado ângulo de conicidade médio. Na prática, esse ângulo é de cerca de 6 °.

O eixo do cone formado pelas pás durante a rotação é, em geral, desviado (empilhado) do eixo do Rotor Principal tanto no plano longitudinal quanto no plano transversal. Em pro

plano longitudinal, o ângulo de inclinação do eixo do cone é denotado por. O bloqueio do cone se deve à presença da velocidade de sopro da hélice no plano de rotação.

No plano transversal, o ângulo de inclinação do eixo do cone é denotado por. O bloqueio lateral do cone é devido às diferentes velocidades de sopro das lâminas de avanço e recuo.

Pode-se supor que a força aerodinâmica total do rotor principal R está ao longo do eixo do cone formado pelas pás. Assim, a força aerodinâmica total do rotor é geralmente desviada do eixo que passa pelo cubo do rotor.

Para entender o efeito da posição da força R no helicóptero, vamos escolher um referencial, um sistema de coordenadas que consiste em três eixos perpendiculares entre si X, Y e Z.

Nesse caso, o eixo X será direcionado ao longo do vôo (para frente), o eixo Y - no plano vertical perpendicular ao eixo X, e o eixo Z irá para a direita, perpendicular ao plano do desenho. Vamos expandir a força R em três componentes ao longo dos três eixos do sistema de coordenadas que escolhemos.

Como resultado da expansão da força R no caso geral, quando o eixo de rotação é desviado do eixo vertical, obtemos três forças. A força Y é obtida como a projeção da força R no eixo de rotação deste parafuso.

A força N foi obtida como a projeção da força R no plano de rotação da hélice ao longo do eixo X do helicóptero. Essa força é chamada de força longitudinal do parafuso.

A força S é obtida como a projeção da força R no plano de rotação da hélice ao longo do eixo transversal do helicóptero Z. Essa força é chamada de força lateral resultante de movimentos de flapping.

Estabelecemos que três forças atuam no helicóptero a partir do rotor principal, ao longo de cada um dos eixos coordenados.

No entanto, o parafuso, além das forças, também cria momentos em torno de cada um desses eixos.

Devido à diferença nas condições de operação das pás individuais do rotor, as pás desenvolvem forças de elevação diferentes a qualquer momento. Portanto, diferentes componentes da força R atuam nas dobradiças horizontais da bucha do parafuso, visto que as dobradiças horizontais geralmente são espaçadas por alguma distância 1G. w do eixo de rotação, então um momento é criado na manga a partir da diferença nas forças de levantamento das lâminas. Esse momento pode ser decomposto em dois momentos: um agindo em torno do eixo longitudinal, Mx, e o outro em torno do eixo transversal, Mg. Momento Mg tende a causar um mergulho ou arremesso do helicóptero, e Mx - seu roll.

Uma vez que o rotor principal recebe torque do motor localizado na fuselagem, a hélice inevitavelmente transmite para a fuselagem um momento reativo recíproco, que tende a girar a fuselagem do helicóptero na direção oposta à rotação da hélice.

Além disso, sabemos que a força de empuxo do rotor de cauda e a força do peso atuam sobre o helicóptero, e no vôo para a frente também a força de resistência prejudicial de todas as partes do helicóptero.

Para realizar um vôo estável, é necessário que a soma das forças atuantes ao longo de cada eixo e a soma dos momentos das forças atuantes em relação a cada eixo, o sistema de coordenadas que escolhemos, sejam iguais a zero, ou seja,

Modos de vôo como pairar, subida vertical, subida retilínea, vôo nivelado, planeio, descida vertical e vôo com auto-rotação são casos especiais de vôo estável.

Todos esses casos podem ser subdivididos em três modos de voo principais, que são fundamentalmente diferentes uns dos outros:

• 1. Ângulo de ataque rotor principal A = ± 90 °. Neste caso, o fluxo de ar se aproxima do plano de rotação do parafuso ao longo de seu eixo de cima ou de baixo. Hover, subida vertical, subida vertical e descida vertical correspondem a este modo.

• 2. Ângulo de ataque do rotor principal A <0. Neste caso, o fluxo de ar se aproxima do plano de rotação do rotor em um determinado ângulo e o passa de cima para baixo. Este modo corresponde a vôo nivelado, subida ao longo de uma trajetória inclinada e uma descida suave e deslizante com um motor (motor) em funcionamento.

• 3. Ângulo de ataque do rotor principal A> 0. Aqui, o fluxo de ar se aproxima do plano de rotação do parafuso também obliquamente e passa pela superfície varrida pelo parafuso de baixo para cima. Este modo corresponde ao deslizamento automático não motorizado.

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