Несучий гвинт - це

Несучий гвинт вертольота Мі-2

Несучий (основний) гвинт - повітряний гвинт з вертикальною віссю обертання, що забезпечує підйомну силу літальному апарату (як правило, вертольотам), що дозволяє виконувати керований горизонтальний політ і здійснювати посадку. Основна функція такого гвинта - «нести» літальний апарат, що й відображено в назві. [1]

Крім вертольотів, несучі гвинти є у автожирів. гвинтокрилих. конвертопланів і у літаючих платформ.

Несучий гвинт вертольота в загальних рисах складається з лопатей, втулки і шарнірів.

Система управління несучим гвинтом складається з автомата перекосу. з'єднаного з осьовими шарнірами лопатей несучого гвинта за допомогою тяг (елементів, що передають поступальний рух). Поворот лопаті в осьовому шарнірі викликає зміна кута установки лопаті.

Кут установки лопаті

Кутом установки лопаті називається кут між хордою лопаті і конструктивної площиною обертання. Чим більше цей кут, тим більшу підйомну силу забезпечує лопать гвинта.

Переміщення тарілки автомата перекосу вгору / вниз вздовж вала несучого гвинта призводить до одночасної зміни кутів установки всіх лопатей, тим самим регулюється потужність гвинта і, відповідно, висота висіння (польоту) літального апарату. Дана зміна називається спільним кроком гвинта.
Нахил тарілки автомата перекосу щодо корпусу літального апарату називається циклічним кроком і дозволяє управляти апаратом в поздовжньо-поперечній площині (тангажу -крен).

Частота обертання несучого гвинта, як правило, постійна, а зміна навантаження на гвинті автоматично компенсується відповідною зміною потужності двигунів.

Існують системи управління, в яких відсутні осьові шарніри лопатей. Наприклад, в моделях радіокерованих вертольотів змінюється нахил обертання всього гвинта, а не окремих лопатей. У варіантах несучих гвинтів з сервозакрилкамі (сінхроптери фірми Kaman Aircraft) змінюється кут установки закрилків. розташованих на задній кромці лопатей.

Ділянки лопаті, розташовані ближче до осі обертання і, відповідно, що описують кола меншого радіуса, мають меншу лінійну швидкість щодо повітря і створюють пропорційно меншу підйомну силу. Для зменшення цього ефекту лопать закручують таким чином, що її кут установки плавно збільшується в міру наближення до осі обертання, що дозволяє ділянкам з меншим радіусом обертання забезпечувати більшу підйомну силу. Крутка лопатей (різниця між кутом установки ділянок в корені і на кінці лопаті) може становити 6-12 °.

З'єднання лопатей з валом може бути шарнірним. жорстким, напівтверді і пружним. При шарнірному і пружному з'єднанні площину обертання несучого гвинта не може бути відхилена щодо фюзеляжу вертольота, на відміну від напівтверді з'єднання.

Несучий гвинт може мати від двох до восьми лопатей. Лопаті можуть бути дерев'яними, суцільнометалевими і композитними (склопластиковими). Композитні лопаті в порівнянні з суцільнометалевими менш трудомісткі у виготовленні, мають значно більшими ресурсом, надійністю і корозійну стійкість.

Нерідко лопаті виконують порожнистими і закачують всередину лопаті газ або повітря під тиском. Падіння тиску всередині лопаті, що вимірюється спеціальним датчиком, сигналізує її пошкодженні [1].

Для зменшення габаритів вертольота на стоянці або при базуванні в ангарах, на авіаносних кораблях і вертольотоносців застосовуються складаються несучі гвинти. Складання може здійснюватися вручну або автоматично [1].

Для зниження рівня вібрації, що передається від несучого гвинта на фюзеляж, на його втулці або лопатях встановлюються митників виброгасители. Для захисту від обмерзання лопаті гвинта обладнуються протизаморожувача [1].

Існують різні схеми вертольотів.
Більшість вертольотів в світі виконано за «класичною» схемою з одним несучим гвинтом і рульовим гвинтом на хвостовій балці. Існують вертольоти з двома несучими співісними гвинтами протилежного обертання, без рульового гвинта (Ка-25. Ка-27. Ка-50). Для таких машин застосовується термін «співвісний несучий гвинт», при цьому розрізняють «верхній» і «нижній» гвинт. [2] [3]

Залежно від положення несучого гвинта в потоці повітря розрізняють два основні режими роботи: режим осьового обтікання, коли вісь втулки гвинта розташована паралельно набігаючого незбурених потоку, і режим косого обтікання, при якому потік повітря набігає на несучий гвинт під кутом до осі втулки.

Існує проект фіксованої в польоті несучого гвинта, так званий X-Wing, який встановлюється на вертольоті Sikorsky S-72.

Несучий гвинт, укладений в кільцевої канал, називають імпеллером. така конструкція збільшує потужність гвинта і зменшує шум, проте при цьому збільшується вага несучої конструкції.

Існують також проекти несучого гвинта з дисковим крилом, наприклад «Discrotor» Фірми Boeing [4] або Вертоліт Еллехаммера (англ.). У проекті «Discrotor» лопаті несучого гвинта телескопічні, під час польоту лопаті можуть забиратися всередину дискового крила.

При обертанні несучого гвинта виникають вібрації, які можуть викликати передчасний вихід з ладу приладів, обладнання, і навіть призводити до руйнування літального апарату. До появи вібрації відносяться такі явища, як земний резонанс, флатер і вихровий кільце.

земний резонанс

Зсув центру мас гвинта, викликане поворотом лопатей в вертикальних шарнірах (1 - положення центру мас до повороту лопатей, 2 - після повороту лопатей).