ვერტმფრენი: მოწყობილობა, ტიპები, მართვის სისტემა, დანიშნულება

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

1942 წლის 13 იანვრის მოვლენა, როდესაც საჰაერო მიზნებისთვის განკუთვნილი Sikorsky ვერტმფრენი აიყვანეს, შეიძლება ჩაითვალოს მსოფლიოში პირველი ვერტმფრენის სრულფასოვან გაშვებად, თუმცა სამხედრო. თვითმფრინავის დიზაინერმა დაიწყო ვერტმფრენების განვითარება რევოლუციამდელ რუსეთში, გააგრძელა ისინი ემიგრაციაში შეერთებულ შტატებში. მას შემდეგ დიდი დრო გავიდა, ვერტმფრენების დიზაინმა მნიშვნელოვანი ცვლილებები განიცადა, მაგრამ ტექნოლოგიების გამოყენების მიზნები იგივე დარჩა.

ვერტმფრენის დიზაინი

ვერტმფრენების ყველა სქემაში გამოიყოფა ერთი და იგივე ძირითადი ნაწილები:

• მთავარი როტორი. წარმოქმნის მამოძრავებელ და ამწეობას და აკონტროლებს ვერტმფრენს. სტრუქტურულად, იგი შედგება პირებისგან და ბუჩქისგან, რომელიც გადასცემს ბრუნვას ძირითადი გადაცემათა კოლოფის ლილვიდან პირებზე.
• კუდის ხრახნი. ერთი როტორიანი ვერტმფრენის მიმართულების მართვა ანაზღაურებს მთავარი როტორის რეაქტიულ ბრუნვას. მის დიზაინში შედის ბუჩქი და პირები, რომლებიც მიმაგრებულია კუდის მექანიზმის ლილვზე.
• სარეცხი ფირფიტა. აკონტროლებს მთავარი როტორის ციკლურ და კოლექტიურ სიმაღლეს, გადასცემს სიგნალებს საკონტროლო წრედან კვანძის ღერძულ ღერძამდე და შემდეგპირები.
• კონტროლის სისტემა. შვეულმფრენები აღჭურვილია სამი დამოუკიდებელი მართვის სისტემით: მიმართულების, გრძივი-განივი და პროპელერის საერთო სიმაღლის მაკონტროლებელი. ასეთ სისტემებს მიეკუთვნება საკაბელო ბერკეტები, ძალის გრადიენტის მექანიზმები, საქანელები და წევის მექანიზმები, სასხლეტი ფირფიტა და ჰიდრავლიკური გამაძლიერებლები.
• გადაცემა. გადასცემს ძალას ძრავებიდან პროპელერებზე და დამხმარე მოწყობილობებზე. ძრავების რაოდენობა და განლაგება, ისევე როგორც ვერტმფრენის განლაგება განსაზღვრავს ტრანსმისიის დიზაინს.
• ფუზელაჟი. მასზე მიმაგრებულია ვერტმფრენის ძირითადი კომპონენტები. შექმნილია მგზავრებისა და ტვირთის, საწვავის, აღჭურვილობის მოსათავსებლად.
• ფრთა. წარმოქმნის დამატებით ამწეს, ამცირებს დატვირთვას მთავარ როტორზე და ზრდის ვერტმფრენის სიჩქარეს. ფრთებში ასევე შეიძლება განთავსდეს აღჭურვილობა, საწვავის ავზები და ნიშები შასის დასამალად. განივი შვეულმფრენების როტორებს ფრთა უჭერს მხარს.
• ქლიავი. უზრუნველყოფს ვერტმფრენის ბალანსს, სტაბილურობას და კონტროლირებას. იგი იყოფა ორ ტიპად - ვერტიკალური, ანუ კეილი და ჰორიზონტალური, ანუ სტაბილიზატორი.
• ვერტმფრენის ასაფრენი და სადესანტო ნაწილები. განკუთვნილია ვერტმფრენის გასაჩერებლად, დაშვების დროს და ადგილზე გადაადგილებისას კინეტიკური ენერგიის ჩაქრობისთვის. ბევრ ვერტმფრენს ფრენის დროს სადესანტო მოწყობილობა უკუნაჩვენებია.
• ვერტმფრენის ძრავა. წარმოქმნის ელექტროენერგიას, რომელიც საჭიროა აქსესუარების, ძირითადი წამყვანი და კუდის როტორების კვებისათვის. ელექტროსადგური აერთიანებს რამდენიმე ძრავას სისტემებთან, რომლებიც უზრუნველყოფენ მათ სტაბილურ მუშაობას სხვადასხვა რეჟიმში.

ვერტმფრენის ტიპები

ვერტმფრენები იყოფა რამდენიმე ტიპად. თითოეულ ტიპს აქვს თავისი მახასიათებლები, ძლიერი და სუსტი მხარეები.

ერთროტორიანი ვერტმფრენები

ვერტმფრენის მოწყობილობის ყველაზე გავრცელებული ტიპი არის ერთროტორიანი მანქანა კუდის როტორით. ამ დიზაინის უპირატესობა სიმარტივეშია - ერთი გადაცემათა კოლოფი, ერთი ხრახნი, მარტივი მუშაობა. ძრავის სიმძლავრის დაახლოებით 8-10% გამოიყენება კუდის როტორის მუშაობისთვის ჰაერში ცურვისას, დაახლოებით 3-4% - მთარგმნელობითი ფრენის დროს. შედარებით მსუბუქი წონა და მარტივი დიზაინი ანაზღაურებს ენერგიის ასეთ დანაკარგებს. ვერტმფრენებისთვის ასეთი მოწყობილობის მინუსი არის საფრთხე, რომელიც ემუქრება სახმელეთო პერსონალს კუდის როტორიდან.

ჟიროდინი

ასეთი შვეულმფრენების პროპელერის ღერძი, რომელიც ანაზღაურებს ბრუნვას, მიმართულია ფრენის გასწვრივ. ეს დიზაინი საშუალებას გაძლევთ შექმნათ ბიძგი მთავარი როტორის გამოყენების გარეშე. ეს ზრდის მის ეფექტურობას, რადგან არ არის საჭირო მისი წინ გადახრა. მთავარი როტორის ბრუნვის საკომპენსაციო ხრახნი მოთავსებულია ისე, რომ არ წარმოიქმნას წევა და არ გაზარდოს კომპენსაციის ხრახნისთვის მიწოდებული სიმძლავრე.

რეაქტიული ვერტმფრენი

ამ მოდელის მოწყობილობა არის მარტივი გზა ბრუნვის პრობლემის გადასაჭრელად. იგი წარმოიქმნება ძრავების მიერ, რომლებიც მდებარეობს პირების ბოლოს, მაგრამ არ გადადის ლილვის მეშვეობით. მხოლოდ საკისრების ხახუნის მომენტი გადადის ფიუზელაჟზე.

რეაქტიული ძრავები ქმნიან რეაქტიულ ბიძგს. ამ ტიპის როტორს აქვს მარტივი სტრუქტურა, რაც მისი უპირატესობაა;ნაკლოვანებებს შორის არის საწვავის მაღალი მოხმარება.

კოაქსიალური ვერტმფრენი

კოაქსიალური შვეულმფრენის ორი ხრახნი, რომელიც მდებარეობს ერთმანეთის ზემოთ და ბრუნავს საპირისპირო მიმართულებით, ასუსტებს ფიუზელაჟზე გადაცემულ მომენტს. ხრახნების ერთადერთი მოთხოვნა არის იგივე ბრუნვის მომენტი.

კოაქსიალური შვეულმფრენები ზომით ჩამოუვარდებიან ერთროტორიან ვერტმფრენებს, მაგრამ ბრუნვის მომენტი არ კომპენსირდება სიმძლავრით, რაც შესაძლებელია ვერტმფრენების დიზაინის გამო.

ტრანსვერსიული როტორის ვერტმფრენები

ასეთი ვერტმფრენის უპირატესობა მდგომარეობს წინ გადაადგილებისთვის საჭირო სიმძლავრის შემცირებაში. ეს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია მრავალძრავიან ვერტმფრენებში, რომლებმაც უნდა გააგრძელონ მოძრაობა ჰორიზონტალური მიმართულებით ძრავით გაჩერებული.

ასეთი მანქანების მინუსი არის მაღალი წინააღმდეგობა იმ სტრუქტურის შუბლის წინააღმდეგობის გამო, რომელზეც როტორები ეყრდნობა. სტრუქტურის გამარტივება და შემცირება ზრდის ვერტმფრენის წონას.

განივი როტორის ვერტმფრენს აქვს უფრო რთული ტრანსმისია და უფრო დიდი ზომები, თუმცა მათზე გავლენას ახდენს როტორის გადახურვის ხარისხი. ამ დიზაინის ერთ-ერთი ყველაზე დიდი და მძიმე ვერტმფრენია Mi-12.

წინა როტორის ვერტმფრენი

ფართო ფიუზელაჟი და სიმძიმის ცენტრის გადაადგილების შესაძლებლობა არის ამ ვერტმფრენის დიზაინის უპირატესობა. ტვირთამწეობა ნაწილდება როტორებს შორის. რთული ტრანსმისია და მისი მძიმე წონა განივი ვერტმფრენების მთავარი მინუსიახრახნების მდებარეობა.

მეორე მინუსი არის პროპელერების შემცირებული ეფექტურობა, რადგან მათი სამუშაოების ჭავლები იკვეთება. წინ ფრენისას ხარისხის დაკარგვა მცირდება იმის გამო, რომ უკანა პროპელერი წინაზე მაღლა მდებარეობს. რამდენი პირი აქვს ამ დიზაინის ვერტმფრენს? პროპელერის დიამეტრი და პირების რაოდენობა შეიძლება განსხვავდებოდეს მანქანის მართვისა და სტაბილურობის გასაუმჯობესებლად.

მულტი-როტორული ვერტმფრენები

მულტიროტორული შვეულმფრენების პროექტები, რომლებიც შემუშავებული იყო თვითმფრინავის დიზაინერების მიერ, მოიცავდა მანქანების მძიმე მოდელების შექმნას. რამდენიმე ძირითადი როტორის გამო, კონტროლი გამარტივებულია, რადგან ვერტმფრენი შეიძლება შემობრუნდეს სამივე ღერძიდან რომელიმეს გარშემო კონკრეტული პროპელერის ბიძგის გაზრდით. მძიმე ვერტმფრენების მრავალროტორული სქემა საშუალებას გაძლევთ შეინარჩუნოთ ხრახნების დიამეტრი გარკვეულ საზღვრებში.