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Les pales d'un rotor d'hélicoptère
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Les pales d'un rotor d'hélicoptère

Les pales d'un rotor d'hélicoptère

 

 

Conditions de fonctionnement hélicoptère de rotor largement différent des conditions de fonctionnement d'une aile d'avion. La principale caractéristique est que l'action de la charge sur elle sont variables dans le temps. Par conséquent, au moment de choisir les éléments de lame du matériau que la vente principale transmet les demandes suivantes:

  • - Résistance à la fatigue: résistance à la fissuration (résistance à la fatigue propagation de fissures) et une faible sensibilité à souligner concentrateurs;

  • - Invariabilité propriétés mécaniques des éléments matériels et de leurs composés à partir de la durée de fonctionnement prédéterminée, la température et l'environnement atmosphérique;

  • - Les exigences technologiques: la possibilité de la production pour assurer les formes de mise en coupe des éléments structuraux; augmenter les éléments de conception de ressources de durcissement des méthodes; le contrôle de la qualité de la connexion et de la géométrie spécifiée

 

tailles dans la fabrication d'éléments de construction dans l'ensemble formant lame; Structure de pale de maintenabilité pendant son fonctionnement.
Outre ce qui précède, il est nécessaire de prendre en compte le coût du processus de lame matériel et processus de fabrication et le coût de son fonctionnement.

Eu égard aux exigences ci-dessus sont le choix du matériau, et qui a la plus haute résistance au rapport de poids - et un module d'élasticité spécifique E - p.

Lors de la formation du longeron de la pale des composites hybrides aspirent à un maximum de compatibilité avec le matériau de matrice, par exemple, l'ampleur de l'allongement dynamique, le degré d'adhérence et le coefficient de dilatation linéaire de volume, la capacité de l'eau, le temps de vieillissement, la sensibilité aux chocs.

La sensibilité à l'impact est déterminée par la valeur de la ténacité. Pour les composites à base de fibres de ténacité est caractérisée par une attitude. Une façon d'améliorer la ténacité des composites est l'introduction dans leur structure des fibres plus stables et moins rigides tels que le verre ou organique - en fibre de carbone.

Dans le développement de l'hélicoptère principal élément de puissance de la lame - longeron - réalisée en bois, aciers alliés, des alliages d'aluminium, l'acier inoxydable, les alliages de titane. Il est maintenant largement pratiqué la fabrication du longeron à partir de matériaux composites.

 

Les pales d'un rotor d'hélicoptère

unités de cadre - doublure, côtes, queue lisse précédemment fabriqués à partir de contreplaqué, tissu, alliages d'aluminium, dans les pales modernes sont fabriqués à partir de la CM.
Le bois a été utilisé dans la pratique Ukhtomsky usine d'hélicoptères. Y.I. Kamov dans la période de sa formation. Décisive dans la sélection du matériau les considérations suivantes étaient: le bois est insensible à la concentrateurs, résistant aux fissures; elle ne nécessite pas d'équipement technologique complexe dans la production du longeron et le châssis de lame; le coût de fabrication de la lame est pas grande.

La partie centrale du longeron a été faite de delta du bois (collé minces feuilles de bois), le nez du profil se compose d'un ensemble de lattes de pin collés. La section de la queue était un cadre en panneaux de contreplaqué, collé à la mousse. la surface de la lame est recouverte d'un tissu et d'un vernis résistant à l'eau.
Au cours de l'opération a révélé des lacunes importantes lames en bois:

  • - Malgré les surfaces des éléments de conception de lames de revêtement résistant à l'eau saturée d'humidité, ce qui conduit à un changement dans le centre de coupe de gravité (décalé en arrière) et de réduire la palette de flutter vitesse critique;

  • - Imprégnation avec des antiseptiques n'a pas été éliminée dans l'opération putride rupture du bois, en dépit du fait que ses propriétés mécaniques se détériorent.

 

Dans la pratique de l'usine d'hélicoptères de Moscou. ML lames mile HB utilisés construction mixte - longeron a été faite à partir d'un tuyau d'acier et des éléments de châssis utilisé bois et de toile.

Exigences relatives à la résistance, la rigidité et l'aérodynamisme en fonction des capacités technologiques ont conduit à la nécessité de modifier radialement la forme en coupe transversale du longeron de cylindrique à elliptique. l'industrie métallurgique n'a pas l'équipement pour la formation du longeron d'une seule ébauche. Par conséquent, les concepteurs ont dû introduire des joints télescopiques reliées par des rivets en acier, avec le renforcement de la technologie (trous dornirovanie), la rigidité des transitions en douceur au niveau du joint, une surface intérieure et extérieure de meulage longitudinaux de chaque partie du longeron.

Compte tenu de la nature des charges aérodynamiques sur la corde du profil, le profil de la partie avant de la lame a été faite de contreplaqué et à l'arrière - de la bande à la partie intérieure de la lame et de revêtement en contreplaqué dans les parties intermédiaires et terminales.

la charge aérodynamique et la force centrifuge agissant sur le châssis, à travers les côtes ont été transmises au longeron. Le transfert des forces et des moments sur le longeron porté par des brides rivetées à la paroi du longeron et les nervures.

Au cours de l'opération a révélé un certain nombre de lacunes a adopté une constructives lames de régime de force. La présence de joints et rivets grandement compliqué le processus de réalisation des lames de ressources nécessaires. Utilisation dans le boîtier arrière sans torsion (feuille) conduit au fait que, en raison des forces aérodynamiques extérieures et de la force centrifuge OMSl'esprit, à l'intérieur du cadre, de façon significative déformé le profil de la lame, ce qui dégrade ses caractéristiques aérodynamiques.

 

Présentation des trous de drainage sur la surface du fond à l'extrémité de la lame a entraîné des pertes locales de l'air de circuler à l'intérieur du cadre sous l'action de forces centrifuges. Pour remédier à cet inconvénient en éliminant le web et sauter na revêtement contreplaqué sur toute la surface de la lame augmenter de manière significative le poids des lames et déplace le centre de masse de la lame arrière. En conséquence, les concepteurs activité conjointe, les ingénieurs et les métallurgistes pour remédier à ces défauts a été créé section variable prédéterminée longeron sans joints, et la partie de queue de dyuralyuminevoy d'acier de la lame effectuent placage bloc en nid d'abeilles se raidit sans changer de forme sous des charges aérodynamiques.

Pour longeron tubulaire habituellement utilisé le tube d'acier fortement allié ou tapez ZOHGSA 40HNMA, trempé et revenu pour la force (a ^ = 1100-1300 MPa). Après le laminage à chaud et à froid, le formage et le durcissement de la surface de la conduite extérieure et intérieure polie. Les surfaces extérieures et intérieures du longeron est créé le durcissement de manière vibro-impact augmenter la limite d'endurance et w = 280-300 MPa mi »à constante atm charge partielle = 200-250 MPa.

Dans la construction de la lame sur la base de tuyaux en acier est généralement protégé par le longeron de cadre et ne peut pas être endommagé mécaniquement en fonctionnement.

Utilisation de matériau de profilé extrudé en duralumin possible pour former le profilé du longeron avec la section la plus appropriée (2.3.1). Application d'un profil fermé, obtenu par pressage (extrusion) limite la plage d'utilisation d'un alliage de duralumin existant. Dans le procédé de pressage de la matière est séparée en deux parties, cependant dans l'outil de profil de formage (matrice), ces deux parties à raccorder et de pression soudées. Pour la structure du matériau dans le domaine de la soudure ne soit pas compromise, il est nécessaire d'utiliser un matériau à haute résistance à la corrosion, spath résistance à la fatigue duralumin peut être réduite en raison des défauts qui se produisent pendant le pressage et le profil d'usinage .lonzherona. Il est donc nécessaire non seulement extérieur, mais aussi la surface intérieure du longeron moyen vibro impact de renforcement. limite de fatigue peut être portée à un = 55-60 MPa à environ t = 60 MPa. Pour exclure la possibilité d'un endommagement minimal de corrosion longeron extrudé dans le processus de fabrication et les conditions d'utilisation doivent être appliqués des revêtements électrolytiques (par exemple, l'anodisation) les opérations après le traitement intermédiaire.

processus de pressage ne permet pas de changer la forme de la section transversale d'une loi donnée, de sorte que le profil de hauteur désirée le long de la longueur de la lame peut être réalisée que par la surface extérieure de la mouture. En conséquence, le concepteur est en mesure de concevoir une structure de puissance régime uniquement rectangulaire plan de lames (le r de restriction | = 1).

la surface de contact avec le longeron écoulement d'air a conduit à la nécessité de protéger la surface des dégâts d'érosion.

 

pales d'hélicoptère

formant lame longeron tentative a été faite d'une feuille stratifiée mince en acier inoxydable, relié au moyen d'un collage monolithique. On supposait la création de la conception, qui a une grande résistance à la propagation des fissures de fatigue. inconvénient organique de cette conception a été l'incapacité de fournir une liaison de qualité et l'élimination des défauts identifiés surfaces adhésives.

Les pales d'une forme fermée longeron permettent l'utilisation des moyens techniques de surveillance continue de la rupture par fatigue du longeron de la matière. système d'alarme de espars dommages-métal se compose d'une alarme de pression d'air et les bouchons aux extrémités du longeron (2.3.2). La cavité interne du longeron est rempli d'air sous pression, au-dessus de l'état de l'alarme de démarrage de la pression.

 

Les pales d'un rotor d'hélicoptère

des pales de rotor de l'hélicoptère 2

Dans le cas d'une fissure dans la pression d'air longeron diminue celui-ci. Informations sur la dépressurisation de la cavité longeron fournie par une extension annonciateur de pression à soufflet bonnet rouge spécifié dans la partie de bout de chaque pale.

Affichage de la pression d'air dans les longerons dans le cockpit est pas sortie, parce que fissure processus de croissance avant la destruction du longeron est plusieurs fois plus longue que la longueur maximale possible du vol en hélicoptère. Contrôle de la lame est effectuée entre l'inspection en vol sur le statut de l'alarme.

La pression de l'air dans le longeron est créé sur la base de la température ambiante et à la pression, en prenant en compte le début de l'état d'alarme.

Les lames des longerons tubulaires métalliques Mi-26 sur la surface extérieure bordée d'un ruban de verre, de sorte que dans le cas d'une fissure dans l'élément latéral exclure la possibilité de longeron de détection de défaut par l'intermédiaire du système de signalisation pneumatique. Pour assurer un fonctionnement fiable du longeron d'endommagement du système de signalisation sur toute la longueur de sa surface extérieure doubles cordons de matière plastique fluorée empilées (2.3.3) et après l'enroulement des rubans de fibres de verre est produit dans le moule de polymérisation. les cordons de PTFE sont étirés, formant conduits d'air de diamètre

2 mm ouvert à partir de la surface extérieure de l'élément de tuyau. L'apparition de fissures de fatigue dans la région des canaux d'air conduit à une baisse de pression dans la cavité du longeron et de déclenchement de l'alarme. Les canaux fonctionnent double pour des raisons technologiques - il y a toujours une chance de PTFE cordon de rupture quand il est sorti de la longueur de la cavité 14 m.

 

pales d'hélicoptère

 

L'anisotropie des matériaux composites a ouvert de larges possibilités de leur application dans les lames HB. L'application permet au CM dirigé pour former des caractéristiques de rigidité des lames (flexion et torsion) par une orientation appropriée des fibres de renfort du composite, étant donné la nature complexe de sa charge.

Hélicoptère est l'industrie de l'équipement de l'aviation les plus avancés, il a commencé à se sentir libre d'utiliser le CM dans un telles charges importantes et difficiles l'unité que la lame HB.

 

L'efficacité du CM dans l'élément de puissance de la lame est définie par un certain nombre d'avantages de ces matériaux par rapport aux métaux. En particulier, les paramètres aérodynamiques et aéroélastiques de lames composites peuvent être choisies sans tenir compte des limitations causées par des procédés technologiques produisent roulé, extrudé (pressé) ou composants métalliques usinés.

Les structures composites peuvent recevoir une forme aérodynamique sophistiquée et matériau anisotrope réglable vous permet de créer la rigidité nécessaire dans les paramètres aérodynamiques et aéroélastiques spécifiés. Le résultat est une plus grande vis de l'efficacité aérodynamique déterminé rapport portance à la résistance aérodynamique.

Utilisation de CM ayant une résistance spécifique élevée, la lame est rendue plus petite masse que le métal. lames de poids réduits, à son tour, influence Pas la force centrifuge, l'inertie du rotor, la fréquence et d'autres caractéristiques.

Réglable largement anisotropie KM produit le nécessaire lames structurelles et les paramètres d'amortissement.

aéronefs dans le contexte de la vis

La fréquence naturelle d'oscillation de la lame peut être modifiée non seulement la répartition des poids, mais aussi un choix de fibres de renfort ayant un bas ou un module d'élasticité élevé, y compris l'hybridation (mélange), le degré de renforcement et de l'orientation des fibres de renforcement par rapport à l'axe de la lame. La rigidité en torsion des pales peut être sensiblement augmentée par l'ajout de couches orientées ± 45 ° par rapport à l'envergure de la pale avec peu de changement dans la fréquence des oscillations longitudinales.

L'un des possibles critères d'optimalité panneaux KM, fournissant au moins son poids, est la condition de coïncidence avec le chemin trajectoire de renforcement de la contrainte principale maximale. En règle générale, le CM est un ensemble de nappes unidirectionnelles ou de tissu avec différentes épaisseurs et les angles d'orientation des fibres. Les propriétés de ce matériau sont déterminées par les propriétés des couches individuelles et la structure.

l'application efficace des avantages des composites dans la construction des lames nécessite de résoudre des problèmes complexes associés à la sélection d'un des composants d'un commun accord initial (fibres et matrice), la définition d'une structure rationnelle de la matière et du type de charges externes et d'autres effets, en prenant en compte les propriétés spécifiques du matériau et des contraintes technologiques dans la conception des éléments de la lame.

Le comportement mécanique de la CM déterminée haute résistance renfort de fibres, matrice de rigidité et de résistance de la liaison à la «matrice - fibres».

La plus grande demande a été reçue par le CM sur la matrice en fibre de verre époxy. Cela est principalement dû au faible coût de la fibre de verre. Poursuite du développement de la conception des lames KM implique l'utilisation de compositions hybrides

- Des combinaisons de carbone avec organovoloknom et d'autres options similaires.

CFRP, possédant une résistance élevée, insensible aux chocs. L'introduction d'un matériau moins rigide et la protection de la surface du longeron de tout dommage offre des fonctions utilisation extensive de ces compositions.

Spar avec un fourgon-section £) en forme peut être réalisée par enroulement de bande unidirectionnelle sur le mandrin. Ce procédé de fabrication du longeron de la pale est largement utilisé dans la production en série à grande échelle, où il est conseillé d'automatiser le processus de fabrication. Dans la pratique OKB NI Kamov technologie choisie pour la fabrication des parties de longeron par des calculs de différents tissus ou bandes unidirectionnelles de la matière sur les mandrins.

Feuilles longeron matériaux collectés dans des sacs, et soumis à un sertissage préalable de l'autoclave à basse température. Feuilles avec le bâton, les paquets sont nécessaires pour renforcer davantage la forme et la rigidité et pratiquement aucune polymérisation du liant a lieu. Après sertissage les paquets sont profil de chemin ouvert.

Ensuite, les sachets sont collectés en même temps que les charges de centrage, l'élément chauffant et les plaques bout à bout en une seule unité, qui est située à l'intérieur de la presse en caoutchouc de la chambre de traitement. Unité d'emballage avec un appareil de presse placé dans un moule spécial, dont le contour intérieur correspond au contour extérieur de l'arc de la lame.

La chambre de pressage est alimenté avec de l'azote comprimé, et le moule est chauffé. longeron Ainsi, il acquiert la forme requise, le liant est polymérisé et tous les éléments de longeron sont collés fermement ensemble. À la fin du longeron de processus de pressage est retiré du moule, il est retiré de la presse et les allocations de chambre coupés. Ce procédé de production permet d'obtenir longeron en boucle fermée de diverses charges de renforcement pour divers liants dans une combinaison avec des possibilités illimitées pour leur mise en place dans la structure. Pour un gabarit pour la fabrication du nombre prédéterminé de section de longeron exigences dans le mode de pression de rendez-vous, le chauffage, le refroidissement et maintien à la solidification. Ces exigences ont pour but d'éliminer la contrainte résiduelle et la déformation due à des contraintes thermiques et de la distribution inégale de la masse du matériau et de l'épaisseur lors de la formation du longeron.

Tapez le CM source pour espars sélectionnées en fonction des performances de vol des données d'hélicoptère. Pour légers pales d'hélicoptères utilisés pas cher en fibre de verre à armure satin. Pour les lames hybrides fortement utilisées KM basée sur la fibre de verre à haute résistance, le carbone et la bande de tissu technique sur le liant époxy.

Les pales d'un rotor d'hélicoptère

L'utilisation d'hybrides QM permet à l'élément d'alimentation principale - longeron - produire avec pratiquement toute distribution souhaitée de la masse et la rigidité le long de la longueur de la lame.

En raison des exigences pour les lames, et en tenant compte de la charge de courant, section arrière de la lame doit répondre aux exigences suivantes: résistance structurelle, de poids minimum, la rigidité, des ressources suffisantes (au moins la part des lames longeron), la douceur de la surface portante, la capacité de fabriquer dans la production de masse, capacité à réparer dans le domaine et d'autres.

L'opération a bien fonctionné la section de queue des trois couches lame en nid d'abeille. Cette section contient une garniture, l'extrémité des longerons et des nervures du tissu à base de fibres organiques et des charges des cellules. L'utilisation de la structure pulmonaire dans les sections de queue QM permet de réduire le poids de la section par rapport à la fibre de verre, et d'augmenter la ressource.

Vaste expérience acquise dans l'exploitation des hélicoptères "Ka", a montré que la lame de la CM ont les meilleures performances. Les plus importants sont les suivants:

- Une grande marge de sécurité avec des conditions d'endurance pratiquement illimitées pour action. Service terme des lames de fond du Cabinet déterminée par le degré de leur usure naturelle, qui dépend des conditions de fonctionnement;

- l'augmentation de la vie non seulement des pales du rotor, mais aussi tout de l'hélicoptère en réduisant les charges statiques et dynamiques dans le système de support, les caractéristiques de fréquence favorables et réduire le niveau de vibrations d'un hélicoptère. Il est prévu un procédé qui permet de produire des longerons de section variable le long de la longueur de la forme et l'épaisseur de paroi et d'utiliser différents types de renfort conjointement matériau avec des orientations différentes. Ces qualités essentielles procurent des avantages importants non seulement aux lames métalliques, mais aussi à d'autres conceptions des lames du cabinet;

- Un haut degré de maintenabilité. Merci à des propriétés intéressantes KM - haute résistance au stress concentrateurs et le faible taux de destruction de la matière - est réalisée par la simplicité et l'accessibilité des réparations, même des dommages importants aux lames dans le domaine;

- Lames très résistants pour presque tous les types de substances agressives, les carburants, les produits chimiques, huiles, etc.;

- Stabilité de la performance de la lame pendant la longue opération dans toutes les conditions climatiques. Une longue expérience dans les hélicoptères fonctionnant avec des lames de CM a montré que les changements dans les propriétés mécaniques du matériau sont si petites qu'elles sont sans incidence sur les performances de l'aéronef ou la durée de vie du Service des lames.

Sur les caractéristiques de CM dans les influences de fonctionnement de l'humidité.

 

Formation des caractéristiques élastiques-masse LAME HB

Composants pour l'équipement

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Je voudrais proposer le Cabinet et les pièces métalliques pour effectuer le type de marque ou d'un concept à l'autre, l'un après l'autre :) vint pas attendre jusqu'à ce qu'ils raskleyutsya, rassypyatsya, chaleur et déformer FSE :) :)

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