Sraigtasparnis: įrenginys, tipai, valdymo sistema, paskirtis

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

1942 m. sausio 13 d. įvykis, kai į orą buvo iškeltas kariniams tikslams skirtas sraigtasparnis Sikorsky, gali būti laikomas visaverčiu pirmojo pasaulyje, nors ir karinio, sraigtasparnio paleidimu. Lėktuvų konstruktorius pradėjo kurti sraigtasparnius ikirevoliucinėje Rusijoje, tęsdamas juos tremtyje JAV. Nuo to laiko praėjo daug laiko, sraigtasparnių dizainas smarkiai pasikeitė, tačiau technologijos naudojimo tikslai išliko tie patys.

Sraigtasparnio dizainas

Visose malūnsparnių schemose išskiriamos tos pačios pagrindinės dalys:

• Pagrindinis rotorius. Generuoja varomąją jėgą ir pakėlimą bei valdo sraigtasparnį. Struktūriškai jį sudaro peiliai ir įvorė, kuri perduoda sukimo momentą iš pagrindinės pavarų dėžės veleno į ašmenis.
• Uodeginis varžtas. Vieno rotoriaus malūnsparnio krypties valdymas kompensuoja pagrindinio rotoriaus reaktyvųjį sukimo momentą. Jo konstrukcijoje yra įvorė ir mentės, pritvirtintos prie galinio krumpliaračio veleno.
• Skalbimo plokštelė. Valdo ciklinį ir kolektyvinį pagrindinio rotoriaus žingsnį, perduoda signalus iš valdymo grandinės į ašinį stebulės vyrį, o tada įašmenys.
• Valdymo sistema. Sraigtasparniuose įrengtos trys nepriklausomos valdymo sistemos: kryptinė, išilginė-skersinė ir valdančios bendrą sraigto žingsnį. Tokios sistemos apima kabinoje esančias svirtis, jėgos nuolydžio mechanizmus, svirties ir traukos svirties, svirties plokštes ir hidraulinius stiprintuvus.
• Perdavimas. Perduoda galią sraigtams ir pagalbiniams varikliams. Variklių skaičius ir išdėstymas, taip pat sraigtasparnio išdėstymas lemia transmisijos konstrukciją.
• Fizeliažas. Prie jo pritvirtintos pagrindinės sraigtasparnio dalys. Sukurta taip, kad tilptų keleiviai ir kroviniai, kuras, įranga.
• Sparnas. Sukuria papildomą kėlimą, sumažina pagrindinio rotoriaus apkrovą ir padidina sraigtasparnio greitį. Ant sparnų taip pat gali tilpti įranga, degalų bakai ir nišos važiuoklei paslėpti. Skersinių sraigtasparnių rotorius palaiko sparnas.
• Plūsmas. Suteikia sraigtasparnio pusiausvyrą, stabilumą ir valdomumą. Jis skirstomas į du tipus – vertikalią arba kilį ir horizontalųjį arba stabilizatorių.
• Sraigtasparnio kilimo ir tūpimo dalys. Sukurtas sraigtasparnio statymui, kinetinės energijos gesinimui tūpimo ir judėjimo ant žemės metu. Daugelyje sraigtasparnių važiuoklė yra įtraukta.
• Sraigtasparnio variklis. Gamina galią, reikalingą priedams, pagrindinei pavarai ir uodeginiams rotoriams maitinti. Jėgainėje keli varikliai sujungiami su sistemomis, užtikrinančiomis stabilų jų darbą įvairiais režimais.

Sraigtasparnių tipai

Sraigtasparniai skirstomi į keletą tipų. Kiekvienas tipas turi savo ypatybes, stipriąsias ir silpnąsias puses.

Vieno rotoriaus malūnsparniai

Dažniausiai paplitęs sraigtasparnio įtaisas yra vieno rotorio mašina su uodegos rotoriumi. Šios konstrukcijos pranašumas slypi paprastume – viena transmisija, vienas varžtas, paprastas valdymas. Apie 8-10% variklio galios sunaudojama uodeginio rotoriaus valdymui skrendant ore, apie 3-4% - transliacinio skrydžio metu. Santykinai lengvas svoris ir paprasta konstrukcija kompensuoja tokius galios nuostolius. Tokio sraigtasparniams skirto įrenginio trūkumas yra pavojus, keliantis grėsmę antžeminiam personalui dėl uodegos rotoriaus.

Žirodinas

Tokių sraigtasparnių sraigto ašis, kompensuojanti sukimo momentą, nukreipta išilgai skrydžio. Ši konstrukcija leidžia sukurti trauką nenaudojant pagrindinio rotoriaus. Tai padidina jo efektyvumą, nes nereikia jo pakreipti į priekį. Pagrindinio rotoriaus sukimo momento kompensavimo sraigtas dedamas taip, kad nesusidarytų pasipriešinimas ir nepadidėtų kompensaciniam varžtui tiekiama galia.

Reaktyvinis malūnsparnis

Šio modelio įrenginys yra paprastas būdas išspręsti sukimo momento problemą. Jį generuoja varikliai, esantys ašmenų galuose, bet neperduodami per veleną. Į fiuzeliažą perduodamas tik guolių trinties momentas.

Reaktyviniai varikliai sukuria reaktyvinio lėktuvo trauką. Šio tipo rotorius yra paprastos konstrukcijos, o tai yra jo pranašumas;vienas iš trūkumų yra didelės degalų sąnaudos.

Koaksialinis malūnsparnis

Du koaksialinio sraigtasparnio varžtai, esantys vienas virš kito ir besisukantys priešingomis kryptimis, slopina fiuzeliažui perduodamą momentą. Vienintelis reikalavimas varžtams yra toks pats sukimo momentas.

Koaksialiniai sraigtasparniai yra prastesni už vieno rotoriaus sraigtasparnius, tačiau sukimo momento nekompensuoja galia, o tai įmanoma dėl sraigtasparnių konstrukcijos.

Sraigtasparniai su skersiniu rotoriumi

Tokio sraigtasparnio pranašumas yra judėjimui į priekį reikalingos galios sumažinimas. Tai ypač svarbu kelių variklių sraigtasparniuose, kurie turi toliau judėti horizontalia kryptimi, kai variklis išjungtas.

Tokių mašinų trūkumas yra didelis atsparumas dėl konstrukcijos, ant kurios remiasi rotoriai, priekinio pasipriešinimo. Supaprastinus ir sumažinus konstrukciją, padidėja sraigtasparnio svoris.

Skersinio rotoriaus sraigtasparnis turi sudėtingesnę transmisiją ir didesnius matmenis, nors jiems įtakos turi rotoriaus persidengimo laipsnis. Vienas didžiausių ir sunkiausių tokio dizaino sraigtasparnių yra Mi-12.

Sraigtasparnis su priekiniu rotoriu

Erdvus fiuzeliažas ir galimybė perkelti svorio centrą yra šio sraigtasparnio konstrukcijos pranašumai. Naudingoji apkrova paskirstoma tarp rotorių. Sudėtinga transmisija ir didelis svoris yra pagrindiniai skersinių malūnsparnių trūkumaivaržtų vieta.

Antras trūkumas yra sumažėjęs sraigtų efektyvumas, nes jų darbo srovės susikerta. Skrendant į priekį kokybės praradimas sumažėja dėl to, kad galinis sraigtas yra aukščiau nei priekinis. Kiek menčių turi tokios konstrukcijos sraigtasparnis? Propelerio skersmuo ir menčių skaičius gali skirtis, siekiant pagerinti mašinos valdymą ir stabilumą.

Kelių rotorių sraigtasparniai

Orlaivių konstruktorių sukurti kelių rotorių sraigtasparnių projektai buvo susiję su sunkių mašinų modelių kūrimu. Dėl kelių pagrindinių rotorių valdymas yra supaprastintas, nes sraigtasparnį galima sukti apie bet kurią iš trijų ašių, padidinus konkretaus sraigto trauką. Sunkiųjų malūnsparnių kelių rotorių schema leidžia išlaikyti varžtų skersmenį tam tikrose ribose.