“АКРОБАТИЧЕСКИЕ ТРЮКИ” ВЕРТОЛЕТОВ
С.Н. Шмидт

[Введение][Примеры аварий][Новый взгляд][Эксперимент ГДС-01][Выводы]

НОВЫЙ ВЗГЛЯД

Вероятно, многие видели в учебниках по механике рисунки, демонстрирующие закон сохранения вращательного импульса.


Рис. 5

На скамье Жуковского стоит человек и держит вращающееся велосипедное колесо. При изменении положения оси вращения колеса, происходит обмен кинетическими моментами, что приводит к изменению скорости вращения колеса и скамьи.
Заменим человека механической моделью.
На вращающейся платформе установлены две стойки с подшипниками. В подшипники вставлена ось, на которой закреплен электродвигатель с маховиком.
Мы получили устройство, которое поможет объяснить механизм акробатических трюков вертолетов.
Платформа, в данном случае, представляет собой корпус вертолета, а маховик – несущий винт.
Установим маховик в вертикальное положение и соединим его двигатель с вращающейся платформой упругими растяжками (пружинами), предотвращающими отклонение маховика от вертикальной оси.


Рис. 6

Запустим двигатель. Маховик и платформа начнут раскручиваться в противоположных направлениях. Скорость вращения будет пропорциональна их моментам инерции и определятся характеристикой двигателя.
Для предотвращения обратной раскрутки корпуса, на вертолете применяется рулевой винт или другие устройства.
В нашем эксперименте мы можем создать тормозной момент между платформой и опорной поверхностью, равный крутящему моменту двигателя или установить что-то подобное хвостовому винту вертолета.
Если маховик сбалансирован статически и динамически, то такая система будет устойчивой.
Но что произойдет, если мы попытаемся нарушить “вертикальность” оси вращения маховика?
Платформа немедленно отреагирует и начнет вращаться в таком же направлении, как и маховик.
На рисунках, демонстрирующих аварийную посадку вертолета, отчетливо видно, что корпус вертолета начал вращение в том же направлении, что и лопасти несущего винта.
Момент, создаваемый хвостовым винтом, направлен в противоположную сторону и никакого отношения к акробатическим трюкам вертолета не имеет.
Акробатические трюки происходят в результате “перекрещивания” осей вращения маховика и платформы или несущего винта вертолета и его корпуса.
Но что может вызвать подобный процесс в “идеально” сбалансированной конструкции?
Продолжим наш эксперимент.
Опустим на вращающийся диск из ферромагнитного сплава небольшой магнитик, нарушив тем самым баланс маховика.
Платформа моментально отреагирует и начнет вращаться, а ось вращения маховика начнет отклоняться от вертикали. Характер вертикальных отклонений зависит от количества и свойств растяжек.
Никакое мастерство пилота не может преодолеть возникающие усилия, которые очень часто приводят к разрушению редукторов, подшипниковых узлов и обрыве лопастей винта.
В этом эксперименте мы установили, что причиной “акробатических трюков” вертолетов может быть
ВНЕЗАПНАЯ ПОТЕРЯ БАЛАНСИРОВКИ НЕСУЩЕГО ВИНТА.
Прежде, чем мы перейдем к рассмотрению физических процессов, вызывающих “дисбаланс” несущего винта, необходимо отметить, что это явление носит “непостоянный” характер и проявляется только при определенных режимах работы вертолета.
Много лет назад автором было сделано предположение о возникновении в движущейся системе, взаимодействующих между собой тел, неуравновешенного импульса (момента импульса), способного изменить скорость движения центра масс такой системы.
Долгое время не удавалось разработать достаточно простую методику экспериментальной проверки этого утверждения.
Как ни странно, найти простое решение помогла авария американского космического аппарата
MPL. Анализируя данные полета этого КЛА, автор пришел к убеждению, что причиной аварии также послужил “неуравновешенный импульс”.
“Неуравновешенный импульс” проявился в показаниях работы акселерометров и приборов определения орбитальной скорости другого американского КЛА -
MGS.
Применительно к теме динамики вертолетов, особый интерес представляют данные об изменении орбитальной скорости MGS, обращающегося вокруг Марса на околокруговой орбите.
Скорость движения КЛА в нижней точке орбиты изменяется от оборота к обороту “странным” образом, объяснить который невозможно никакими известными видами прецессии.


Рис. 7


Рис. 8

Этот спутник движется на высоте около 400 км над поверхностью Марса и ни о каком влиянии атмосферы не может идти речь.
Движение
MGS и подсказало методику простого эксперимента, поставленного по материалам автора в г. Красноярске специалистами ИФ СО РАН.

предыдущая страница ..... следующая страница .....

 

Авиационный топ. Нижние два числа - хитов всего
            и хитов в среднем за день.