Автомат перекоса

Автомат перекоса

Автомат перекоса – устройство управления общим (изменяющим силу тяги) изменением угла атаки несущего винта (НВ) и циклическим (изменяющим направление тяги) шагом несущего винта.

Управление вертолетом и автожиром в пространстве производится изменением направления тяги НВ, а также изменением силы тяги рулевого винта.

Автомат перекоса изобретен в 1911 г. Б. Н. Юрьевым совместно с Г. Х. Сабининым. Основное назначение автомата перекоса – передача движения с неподвижных элементов системы управления на вращающиеся лопасти НВ. В общих чертах автомат перекоса устроен следующим образом. Вал НВ проходит внутри направляющей ползуна общего шага. По ней перемещается ползун с шарнирно присоединенным к нему внутренним невращающимся кольцом, а также качалками продольного и поперечного управления. Внутреннее кольцо связано подшипником с наружным вращающимся кольцом, которое может отклоняться в двух плоскостях. Наружное кольцо (тарелка) автомата перекоса приводится во вращение поводком, соединенным с валом НВ. Концевые шарниры вращающейся тарелки связаны тягами с рычагами поворота лопастей.

Автомат перекоса управляется гидроусилителями, воздействующими на тяги поперечного и продольного управления, а также на рычаг управления общим шагом. При отклонении рычага общего шага ползун автомата перекоса движется вверх или вниз по направляющей, при этом все вертикальные тяги перемещаются на одинаковые расстояния и поворачивают с помощью рычагов все лопасти на угол. Управление общим шагом лопастей НВ сопровождается синхронным изменением мощности двигателей. При отклонении тяги продольного управления внутреннее невращающееся кольцо автомата перекоса поворачивается на угол, это вызывает поворот наружного вращающегося кольца в том же направлении на тот же угол наклона. Благодаря этому при вращении НВ вертикальные тяги двигаются вверх и вниз на различные расстояния и поворачивают при помощи рычагов лопасти в каждом азимутальном положении угол. В динамике циклический шаг выглядит так. В некотором азимутальном положении угол установки лопасти несущего винта минимальный, затем, по мере ее вращения, этот угол возрастает, достигая через пол-оборота НВ максимального значения. В течение следующей половины оборота НВ угол уменьшается до исходного минимального значения. В результате значение силы тяги становится неодинаковым в противоположных сторонах плоскости вращения НВ, благодаря этому изменяется положение в пространстве плоскости вращения НВ. Это заставляет летательный аппарат двигаться в горизонтальной плоскости. Похожим образом изменяется угол атаки лопастей при отклонении тяги поперечного управления на угол. Так происходит управление периодичностью НВ (период изменения угла атаки лопасти соответствует обороту НВ).

Наряду с классической системой существует и оригинальная модификация системы управления несущим винтом – автомат перекоса Хиллера. Он состоит из двух дополнительных укороченных лопастей, расположенных под углом 90° к основным в плоскости вращения несущего винта. Лопасти несущего винта жестко закреплены на втулке, подвешенной на валу, на кардановом подвесе. Управляющие укороченные лопасти жестко скреплены со стержнем, также проходящим через втулку винта. Стержень может поворачиваться при помощи поводка, связанного тягой с тарелкой автомата перекоса. Пилот меняет наклон тарелки, затем меняются углы атаки управляющих лопастей. Одна из лопастей поднимается, вторая лопасть опускается. Это приводит к изменению угла атаки лопастей несущего винта. В результате плоскость вращения лопастей меняет наклон, что вызывает поворот вектора тяги несущего винта.

Таким образом, посредством управляющего рычага пилот воздействует на вспомогательные лопасти, которые в свою очередь управляют основными лопастями вертолета, наклоняя втулку несущего винта. В итоге конус несущего винта наклоняется в требуемом направлении полета. Так как ручка управления пилота изолирована от несущего винта, то все силы обратной связи минимальны.

Использование этой системы в некоторой степени упростило управление вертолетом и позволило получить ряд преимуществ, таких как простота конструкции, удобство в эксплуатации, экономия в весе.

В серии вертолетов БЕЛЛ применен автомат перекоса. В механизме тяги автомата перекоса воздействуют на рычаги управления винта, поворачивающие на определенный угол поворота всю конструкцию двухвинтового НВ, прикрепленного к валу карданным подвесом.

При изменении заданного угла установки тарелки автомата перекоса наклоняется плоскость вращения НВ, при этом формируется движущая сила.