Германский аэрокосмический центр (DLR) провел испытания нового автомата перекоса, который позволяет по отдельности управлять лопастями вертолетного несущего винта. Как пишет Aviation Week, система, изначально разрабатывавшаяся для несущих винтов с четным количеством лопастей, была проверена на винте с пятью лопастями. Испытания, признанные успешными, проводились совместно с европейским консорциумом Airbus Helicopters, который в конструкции большинства своих вертолетов использует пятилопастные роторы.

Автомат перекоса современных вертолетов представляет собой металлическое кольцо (тарелку), связанное тягами с лопастями несущего винта. Сама тарелка, в свою очередь, связана тягами с управлением. Такой механизм выполняет несколько функций. Во-первых, он компенсирует кренящий момента несущего винта, возникающий в горизонтальном полете из-за разности подъемной силы. В полете автомат уменьшает угол установки лопастей со стороны винта, где создается наибольшая подъемная сила, и увеличивает его с противоположной стороны, выравнивая таким образом подъемную силу по обе стороны винта.

Во-вторых, автомат перекоса позволяет реализовать управление полетом вертолета по горизонтали. Например, для движения вперед летчик при помощи автомата перекоса уменьшает угол установки лопастей для передней половины плоскости вращения крыла и увеличивает — для задней. В результате этого подъемная сила в задней части вращающегося воздушного винта увеличивается, а в передней — уменьшается. Благодая этому изменяется наклон винта, а вместе с тем и направление его тяги; появляется движущая сила.

Распределение интенсивности шума для обычного несущего винта (слева) и винта с автоматом перекоса META
Распределение интенсивности шума для обычного несущего винта (слева) и винта с автоматом перекоса META

Автомат перекоса, разработанный DLR, получил название META. Его главное отличие от обычного автомата перекоса заключается в разделении тарелки на две или больше в зависимости от количества лопастей на несущем винте. Во время первых испытаний системы на четырехлопастном винте осенью 2015 года автомат перекоса имел двойную составную тарелку, которой контролировал пары расположенных друг напротив друга лопастей. Каждая из частей тарелки автомата перекоса управлялась тремя электрогидравлическими приводами.

В автомате перекоса META используется гидравлический привод, позволяющий управлять лопастями с частотой до 105 герц и соответственно оптимизировать общие параметры работы винта, изменяя наклон каждой из лопастей от двух до шести раз за оборот. В полете такой автомат перекоса может контролировать движение каждой лопасти, изменяя их наклон и таким образом влияя на траекторию, по которой проходит ее законцовка. Такое пространственное разобщение траекторий движения законцовок лопастей снижает площадь пересечения создаваемых самими лопастями завихрений и существенно снижает шумность винта.

В новых испытаниях, проводившихся DLR совместно с Airbus Helicopters, разработчики хотели проверить надежность автомата перекоса META при несимметричном распределении лопастей несущего винта между тарелками. Предполагалось, что такое распределение лопастей усложнит управление пятилопастным винтом с помощью автомата перекоса с двумя тарелками (одна из них управляла двумя лопастями, а вторая — тремя). Во время испытаний выяснилось, что автомат перекоса META работает довольно надежно с воздушными винтами с нечетным количеством лопастей.

Во время проверок исследователи измеряли несколько показателей, включая шумность, потребляемую винтом мощность и вибрации. По итогам испытаний оказалось, что раздельное управление лопастями несущего винта позволяет снизить шумность несущего винта на 30 процентов по сравнению с обычным пятилопастным ротором. Кроме того, потребляемая винтом мощность (мощность, расходуемая на вращение ротора в полете) оказалась на пять процентов меньше, а уровень вибраций — на 80 процентов. Измерения проводились на имитируемой скорости полета 240 километров в час.

Между тем, свой вариант несущего винта с индивидуальным управлением лопастями разрабатывает итальянская компания Leonardo Helicopters. Разрабатывая систему активного ротора с индивидуальным управлением лопастями, разработчики предложили установить небольшие «закрылки», а сам винт оснастить активным виброгасителем. Предполагается, что колебания лопастей воздушного винта при вращении будут гаситься отклонением «закрылков». Эти же элементы будут использоваться для компенсации кренящего момента ротора.

По оценке Leonardo Helicopters, система активного ротора позволит снизить вибрации несущего винта по меньшей мере на 90 процентов. Эта же система позволит повысить максимальную скорость вертолета на десять процентов. При этом будет существенно оптимизирована работа ротора и двигателя на многих режимах полета, включая и крейсерский горизонтальный. В частности, благодаря системе активного ротора двигателю потребуется выдавать меньше мощности для поддержания крейсерской скорости.