Силы действующие на вертолёт. Каким силы и моменты действуют на модель и куда они приложены?
Давайте по-порядку.
Не плоскость реагирует с запаздыванием а смещение происходит после поворота плоскости и чем дольше повернута плоскость, тем больше смещение. Но не мгновенно!
Со смещением понятно. Спросим по-другому: в какой точке максимальная подъемная сила лопасти? В точке 90 гр. с максимальным углом атаки или в точке 180 гр. с нулевым углом атаки? Правильно, в точке 90 гр., аэродинамику никто не отменял. Так почему аэродинамическая сила действует перпендикулярно вектора наклона ротора, но несмотря на это, он наклоняется не по вектору приложения силы? Только ведь не потому, что просто “очевидно, что в точке 180 гр. наивысшая точка подъема лопасти” по траектории?
Если шаг положительный одинаковый небольшой, куда направлена сила?
Вверх
И в какой точке будет максимум смещения вверх? При чём тут максимальный шаг? Если в точке с максимальным шагом лопасть остановится? Чем определяется высота подъема? Шагом и временем, или шагом и путём пройденным с этим шагом, а не только шагом.
Это я так понимаю, про поступь винта, это понятно, что лопасть движется по траектории.
Не надо смешивать ротор как вращающееся тело, с прецессией и сложением моментов. И как движется лопасть. Возьмём движение лопасти - ножа в желе. Нож будет двигаться вверх пока «шаг» положительный все выше и выше но с разной скоростью подъёма и то что шаг был больше в какой-то момент не говорит о том что и высота будет макстмальной в этот момент.
Поведение вертолёта можно обьяснить разными способами, но главное, что результат один.
Смысл прецессии в том, что точка к которой приложен отклоняющий момент уходит вращаясь от «точки приложения» момента к ротору и поднимается не место приложения силы, а уходящие точки.
Не надо смешивать ротор как вращающееся тело, с прецессией и сложением моментов. И как движется лопасть.
Давайте поставим кратко цель дискуссии, не понятно уже что обсуждаем. О каком движении лопасти идет речь? Скажем так, лопасть жесткая, и жестко прикреплена по вертикали к голове/ротору, без учета демпферов. Ротор жестко прикреплен к вертолету. Поэтому относительно плоскости ротора и относительно вертолета лопасть вообще не движется. Или речь вообще о движении лопасти в пространстве относительно земли?
А шаг относительно земли или атмосферы? И аэродинамическая сила откуда если ничего не движется.
Наверное, не подъемной силы, а силы, наклоняющей ротор. А то непонятно, подъемная сила она и есть аэродинамическая, у лопасти своя а у ротора своя.
Сила она одна, а реакция на неё разная у неподвижного ротора и у вращающегося. Точки ротора испытавшие действие силы начинают отклонятся, продолжая вращение.
Понятно. Кто в лес, а кто по дрова.
Вот интересное видео о принципах управления вертолета. Очень доходчиво и про шаги, и про прецессию.
Давно уже выкладывал. И что тут противоречит моим рассуждениям?
Автомат перекоса
Шаг лопастей при наклоне тарелки перекоса меняется плавно при вращении ротора. Изменение происходит при полном обороте лопасти от минимального до минимального с максимумом на половине оборота, для простоты начало оборота возьмём в точке с нулевым шагом, ротор вращается по часовой стрелке при наблюдении сверху.
Пусть общий шаг равен 0. Наклоним тарелку так, чтобы максимальный шаг был на 90 градусов а минимальный соответственно на 270. Шаг лопасти начнет плавно увеличиваться с 0 точки до точки 90 и затем так же плавно уменьшатся до точки 180, в этом секторе аэродинамическая сила на лопасть будет направленна вверх, соответственно лопасть будет подниматься на этом участке. В точке 180 аэродинамическая сила пройдёт через нулевое значение, а затем станет отрицательной. Очевидно что эта точка должна быть самой высокой на траектории движения лопасти. Соответственно модель наклонится, подняв точку 180 и опустив точку 0.
Сила действующая на лопасть при постоянном вращении зависит только от её шага и не зависит от количества лопастей, способа их крепления - шарнирного или «жёсткого». Соответственно направление наклона модели задаётся только шагом лопасти. И модель наклоняется с отставанием на 90 градусов от точки с максимальным шагом. Как устроена механика и куда надо наклонять тарелку для получения нужного шага не важно.
И что тут противоречит моим рассуждениям?
В точке 180 аэродинамическая сила пройдёт через нулевое значение, а затем станет отрицательной. Очевидно что эта точка должна быть самой высокой на траектории движения лопасти. Соответственно модель наклонится, подняв точку 180 и опустив точку 0.
Ну я так понял, что здесь о том, что ротор в точке 180 гр. наклоняется из-за того, что лопасть ввиду аэродинамической силы подняла эту точку. А на самом деле лопасть находится здесь, потому что гироскопический момент поднял эту точку 180 гр. вверх, т.е наклонил ротор. А время максимального действия лопасти на ротор уже давно прошло - оно было в точке на 90 гр. назад. Или как? Может я и неправильно прочитал это рассуждение.
Смысл простой, пока шаг положительный - лопасть поднимается.
Ну не так все очевидно. В свободном полете лопасть бы так и делала. Но! Лопасть может “подняться” только вместе с ротором, или в составе ротора, или в плоскости ротора, как хотите. Так вот сразу наклонить ротор ввиду увеличения шага не получается, поэтому утверждение
пока шаг положительный - лопасть поднимается
не правильное. Дело в том, что подняться лопасти/наклонить ротор не дает гироскопический момент, который изо всех сил сопротивляется наклону в точке приложения силы. Спорить не имеет смысла? И получается, что шаг/подъемная сила у лопасти увеличивается в секторе 0 гр.- 90 гр., а подниматься она (наклоняться ротор) начинает только в секторе 90 гр.- 180 гр. Поэтому лопасть “поднялась” вверх именно в точке 180 гр. не потому, что она “прилетела” сюда, а потому что гироскопический момент здесь наиболее сильно наклоняет ротор. Правильно?
если бы основным фактором была прецессия, то уменьшение веса лопасти меняло бы поведение вертолёта сильнее, т.к. прецессия сильно от этого зависит. и при увеличении веса эффект бы этот увеличивался. а по факту увеличение веса лопасти увеличивает инерционность и соответственно мешает работать аэродинамическим силам. т.е. прецессия больше паразитное явление.
если бы основным фактором была прецессия, то уменьшение веса лопасти меняло бы поведение вертолёта сильнее, т.к. прецессия сильно от этого зависит.
А так и есть! Борьба кто кого - аэродинамика против гироскопических моментов напрямую зависит от массы ротора. Пример: посмотрите на поведение флайбара с лопатками. Так что
прецессия больше паразитное явление.
это не паразитное явление, а просто явление в природе, все по законам физики.
это не паразитное явление
В нашем случае паразитное.
Ну можно назвать паразитным по сути, какая разница. Но с другой стороны мы не боремся с ним, а используем для управления.
Для управления мы их не используем. Они нам мешают и подкидывают косяков в реальном полете.
Ну не так все очевидно. В свободном полете лопасть бы так и делала. Но! Лопасть может “подняться” только вместе с ротором, или в составе ротора, или в плоскости ротора, как хотите. Так вот сразу наклонить ротор ввиду увеличения шага не получается, поэтому утверждение не правильное. Дело в том, что подняться лопасти/наклонить ротор не дает гироскопический момент, который изо всех сил сопротивляется наклону в точке приложения силы. Спорить не имеет смысла? И получается, что шаг/подъемная сила у лопасти увеличивается в секторе 0 гр.- 90 гр., а подниматься она (наклоняться ротор) начинает только в секторе 90 гр.- 180 гр. Поэтому лопасть “поднялась” вверх именно в точке 180 гр. не потому, что она “прилетела” сюда, а потому что гироскопический момент здесь наиболее сильно наклоняет ротор. Правильно?
Есть одно но. Гироскоп сопротивляется силе приложенной к оси гироскопа, а в рассматриваемом случае аэродинамическая сила приложена к вращающейся лопасти, если лопастей несколько, то и сил несколько и в этом большая разница. Точка приложения силы движется вместе с лопастью.
Известный факт, что управлять двумя лопастями без флайбара практически невозможно, либо флайбар, либо ФБЛ для “стабилизации”
Возникает и дополнительный вопрос, при большем количестве лопастей как устроена механическая стабилизация? Или она не нужна?
Ну вот есть такое мнение:
“5-лопастная голова для вертолётов 450 класса.
В этой голове нет флайбара - но он и не нужен. Дополнительные лопасти дают запас устойчивости (сам несущий ротор работает как гироскоп). Вертолёты с такой головой не подходят для 3D-пилотажа из-за избыточной устойчивости, но они легки в управлении и великолепно выглядят! Идеально подходит для модели-копии.”
есть такое мнение:
Есть и обратное мнение.
К чему все эти теории? Рулить надо уметь. Фбл просто облегчает этот процесс.
Рулить надо уметь.
Все оказалось проще, чем мы предполагали 😉