СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА РОТОР В ПОЛЕТЕ
Выше мы рассмотрели силы, действующие на лопасти ротора в полете. Это дало нам возможность понять причины и значение махового движения лопастей, т. е. уяснить основную особенность работы ротора. Теперь нам необходимо взглянуть на силы, действующие на ротор в целом. Это позволит в дальнейшем понять поведение ротора в полете, а следовательно, и самый полет автожира.
Рассматривая фиг. 102, мы видим, что тюльпан ротора симметричен относительно оси ротора. Иными словами, ось, вокруг которой лопасти описывают коническую поверхность, совпадает с осью ротора. Так обстоит дело при вертикальном парашютировании автожира. При поступательном же движении автожира, например в горизонтальном полете, дело обстоит иначе.
Мы знаем, что в горизонтальном полете лопасти тоже описывают некоторую коническую поверхность; однако, рассматривая фиг. 101, мы видим, что эту коническую поверхность лопасти описывают не вокруг оси ротора, а вокруг какой-то другой оси (она обозначена пунктиром), отклоненной вследствие махового движения лопастей от оси ротора назад и вбок (в нашем случае - вправо, если смотреть сзади, по полету). Именно поэтому тюльпан ротора и получается несимметричным относительно оси ротора; тюльпан, как мы видим, тоже отклонен назад и вправо.
Если предположить, что ось ротора установлена вертикально, то вследствие наклона тюльпана назад и вправо подъемная сила
ротора окажется тоже отклоненной назад и вправо. Иначе говоря, при разложении полной воздушной силы ротора на головке ротора, помимо вертикальной силы (силы тяги), появляются
Фиг.
103. На головку ротора, кроме боковой силы, действуют еще силы Т и Н.
еще продольная сила, направленная назад, и боковая сила, направленная в сторону наклона тюльпана.
Фиг. 104. Вследствие бокового наклона тюльпана возникает опрокидывающий момент
На фиг. 103 показаны сила тяги ротора Т, направленная вверх по оси ротора, и продольная сила Н, направленная назад (боковую силу на этой схеме показать нельзя). Действие силы Т ясно и не требует пояснений; что же касается силы Н, то, будучи направлена против движения машины, она, понятно, тормозит это движение.
Боковая сила S показана на фиг. 104. Как видим, сила S появляется в результате разложения подъемной силы ротора Р, отклоненной вправо (если смотреть сзади, по полету) вследствие наклона тюльпана вправо. Силу Р мы разлагаем по оси ротора и перпендикулярно ей; получаем упомянутые две силы: силу тяги ротора Т и боковую силу
S.Действие сил Т и
H нам понятно. Но каково действие силы S?Сила
S, вообще говоря, невелика. Но действие всякой силы.
Фиг. 105. Для уничтожения бокового опрокидывающего момента ось ротора устанавливается с наклоном в противоположную сторону
как известно из механики, зависит не только от величины силы, но и от длины рычага (или плеча), посредством которого действует сила. Напомним, что произведение силы на ее плечо называется в механике моментом этой силы. Таким образом, действие силы зависит
от величины ее момента. Так как автожир вращается вокруг центра тяжести О (фиг. 104), точнее, вокруг взаимно перпендикулярных воображаемых осей, проходящих через центр тяжести, то, следовательно, плечом силы S явится расстояние у; это расстояние у автожира обычно больше 1 м, т. е. значительно. Итак, момент силы S будет равен Sу. Нетрудно понять, что под действием этого момента автожир будет крениться на правую сторону (если смотреть сзади, по полету), т. е. в сторону наклона тюльпана.Как же помочь этой беде?
Ясно, что помочь можно только в том случае, если удастся парализовать силу
S. Но ведь сила S появилась в результате наклона тюльпана ротора вправо; наклон же тюльпана ротора вправо явился следствием махового движения лопастей, а оно в свою очередь возникло вследствие несимметричного распределения скоростей по диску ротора. Можно ли все это изменить?Очевидно, нельзя. Однако парализовать силу
S все же можно. Выше в нашем рассуждении мы предполагали, что ось ротора установлена вертикально. На самом же деле ось ротора устанавливают не вертикально, а дают ей небольшой наклон в сторону лопасти, идущей попятно. Угол наклона оси ротора обычно не превышает 1 — 1,5° (фиг. 105), но этого уже достаточно, чтобы уничтожить боковой наклон тюльпана ротора, а следовательно, и выровнять направление подъемной силы ротора Р, которая теперь никакой слагающей силы S уже не даст.