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

Les conditions de fonctionnement de la pale de rotor d'un hélicoptère diffèrent à de nombreux égards des conditions de fonctionnement de la voilure de l'aéronef. La principale caractéristique est que les charges qui agissent sur elle sont variables dans le temps. Par conséquent, lors du choix du matériau des éléments de la lame, les exigences suivantes sont définies comme principales:

  • - résistance à la fatigue: résistance aux fissures (résistance à la propagation des fissures de fatigue) et faible sensibilité aux concentrateurs de contraintes;

  • - l'invariance des propriétés mécaniques des éléments matériels et de leurs composés à partir du moment spécifié de l'opération, de la température et des conditions atmosphériques de l'environnement;

  • - exigences technologiques: capacités de production permettant de garantir les formes de section spécifiées des éléments de structure; augmenter la durée de vie des éléments structurels par des méthodes de durcissement; contrôle de la qualité des connexions et géométrique donnée

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 le revêtement résistant à l'humidité de la surface de la pale, les éléments structurels étaient saturés d'humidité, ce qui a entraîné une modification du centre de gravité de la section (reculé) et une diminution de la vitesse critique du battement de la pale;

  • - l'imprégnation avec des antiseptiques n'élimine pas la putréfaction du bois en cours de fonctionnement, alors 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 du tuyau du longeron. L’apparition de fissures de fatigue au niveau des canaux d’air entraîne une chute de pression dans la cavité du longeron et le fonctionnement du dispositif d’alarme. Les canaux sont doubles pour des raisons technologiques - il existe toujours un risque de rupture du cordon de fluoroplastique lorsqu’il est sorti d’une cavité de longueur 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.

L'anisotropie très variable du CM permet d'obtenir les paramètres structurels et d'amortissement nécessaires de l'aube.

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

- combinaisons de fibres de carbone et de fibres organiques et 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 marge de sécurité importante avec une ressource pratiquement illimitée en termes d'endurance. La durée de vie pratique des pales de CM est déterminée par le degré d'usure naturelle de celles-ci, en fonction des conditions d'utilisation;

- d’augmenter la durée de vie des pales du rotor principal, mais aussi de l’ensemble de l’hélicoptère, en réduisant les charges statiques et dynamiques dans le système porteur, les caractéristiques de fréquence favorables et en réduisant le niveau de vibrations de l’hélicoptère. Ceci est assuré par un processus technologique qui permet la fabrication d'un longeron avec une forme en coupe transversale et une épaisseur de paroi variant en longueur, ainsi que l'utilisation de différents types de matériaux de renforcement ayant des orientations différentes. Ces qualités essentielles offrent des avantages significatifs non seulement par rapport aux lames métalliques, mais également par rapport aux autres modèles d’aubes de CM;

- haut degré de maintenabilité. En raison des propriétés précieuses du CM - une résistance élevée aux concentrateurs de contraintes et un faible taux de rupture du matériau - la simplicité et l’accessibilité de la réparation sont obtenues même lorsque les pales ont été endommagées sur le terrain;

- haute résistance des pales à presque tous les types de substances agressives, carburants, produits chimiques toxiques, huiles, etc.

- la stabilité des performances de vol de la pale dans le processus d'exploitation à long terme, quelles que soient les conditions climatiques. Une longue expérience dans l'utilisation d'hélicoptères avec des pales de KM a montré que les modifications des propriétés mécaniques du matériau sont si insignifiantes qu'elles n'affectent ni les performances de vol, ni la durée de vie des pales.

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

Formation des caractéristiques élastiques-masse LAME HB

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