3.12.8.2. Компоновка вертолета

Компоновка вертолета включает в себя взаимную пространст-венную увязку его частей и агрегатов, их формы и конструктивно-силовой схемы с размещением двигателей, экипажа, целевой нагрузки, оборудования, приборов, снаряжения, систем и подсистем вертолета (рис. 3.25 – 3.29) (см. также рис. 2.4 – 2.8 и рис. 2.9, 2.10).

Компоновку необходимо рассматривать как три взаимосвязанных и выполняемых параллельно процесса: аэродинамическая компоновка; объемно-массовая компоновка; конструктивно-силовая компоновка (см. подразд. 2.2).

Задача аэродинамической компоновки – определение оптимальной (рациональной) формы, размеров и взаимного положения частей вертолета, омываемых воздушным потоком, по критерию минимального аэродинамического сопротивления при расчетных случаях эксплуатации вертолета (рис. 3.26).

Цель объемно-массовой компоновки – распределение пространства и расположение агрегатов и частей вертолета в границах ожидаемых контуров вертолета; определение центровки для расчетных случаев эксплуатационной загрузки вертолета (рис. 3.27).

Назначение конструктивно-силовой компоновки (КСС) – создание такой КСС вертолета, которая при необходимых полезных объемах вертолета, заданной прочности и жесткости его конструкции, требуемой производственной технологичности изготовления и эксплуатационной эргономичности обеспечивала бы минимальную массу конструкции проектируемого вертолета (см. рис. 3.28, 3.29).

Компоновка вертолета должна удовлетворять таким требованиям:

1) наличие необходимых объемов для размещения перевозимых грузов или пассажиров;

2) удобство посадки экипажа и пассажиров;

3) хороший обзор из кабины летчика;

4) возможность покидания вертолета при аварии;

5) возможность быстрой загрузки и выгрузки грузов и надежность их крепления;

6) удобный доступ к специальному оборудованию, а также легкость его монтажа и демонтажа;

7) обеспечение сообщения между кабиной экипажа и пассажирским помещением (в многоместных вертолетах); возможность уменьшения габаритов посредством демонтажа или складывания лопастей и хвостовой балки с рулевым винтом при хранении вертолета в условиях ограниченных помещений;

Рис. 3.26. Аэродинамические компоновки легких вертолетов

а

б

Рис. 3.27. Объемно-массовая компоновка легкого вертолета:

а – распределение пространства кабины вертолета;

б – компоновка топливных баков

а

б

Рис. 3.28. Конструктивно-силовая компоновка легкого вертолета:

а – нижней части фюзеляжа; б – системы крепления двигателя

Рис. 3.29. Конструктивно-силовая компоновка узла крепления лопастей к втулке НВ легкого вертолета

8) легкий монтаж и демонтаж двигателя и агрегатов трансмиссии и удобный доступ для их осмотра;

9) близкое к двигателю размещение маслобаков и радиаторов;

10) соответствие форм вертолета и его выступающих частей требованиям аэродинамики;

11) размещение топливных баков в допустимых пределах относительно ЦМ вертолета;

12) размещение целевой нагрузки у ЦМ вертолета из условий обеспечения центровки в заданных пределах.

Крепление грузов на внешней подвеске или сбрасываемых грузов должно производиться вблизи ЦМ вертолета.

Для обеспечения центровки (см. рис. 3.24) выполняют несколько вариантов компоновок, добиваясь нужной центровки методом последовательных приближений.

Приступая к компоновке, необходимо иметь установочный чертеж двигателя и чертежи (или данные) с указанием габаритных размеров (и массы) грузов и типового и специального оборудования с нанесенными на них центрами тяжести. Желательно знать также предварительные габаритные размеры главного редуктора и других агрегатов трансмиссии. Компоновка вертолета зависит от его схемы, назначения, типа, числа двигателей и многих других (конструктивно-технологических) факторов.

При выполнении компоновочной схемы вертолета особое внимание уделяется обеспечению обзора из кабины экипажа. Обзор должен обеспечивать летчику возможность уверенной эксплуатации вертолета на всех этапах полета; он является важной характеристикой рабочего места летчика, определяющей безопасность полета и качество выполнения вертолетом целевых задач, и, как правило, регламентируется нормативными документами. На рис. 2.4 в качестве примера приведены углы обзора из кабины летчика, принятые для пассажирских легких вертолетов за рубежом [47]. Для пассажиров вертолета достаточно обеспечить обзор вбок, вперед и частично нижней полусферы.

Компоновка легкого вертолета может быть представлена в виде 3D-модели распределения пространства (см. рис. 3.26 – 3.29, а также разд. 6) и/или чертежа (см. рис. 3.25). Чертеж компоновки вертолета должен быть выполнен в электронном виде в масштабе М 1:1 или на листе ватмана форматом не менее А1 или А2. На чертеже следует изобразить продольный разрез вертолета и вид в плане, а также поперечные сечения в местах расположения грузовой (пассажирской) кабины, крепления двигателей и главного редуктора. На компоновке должно быть также показано размещение грузов, пассажиров и экипажа, вычерчены все силовые элементы каркаса, нанесены контуры основных агрегатов и обозначена схема их крепления к силовому каркасу. Наносимые на компоновочный чертеж части конструкции должны иметь размеры, соответствующие типоразмеру проектируемого вертолета.

Компоновочный чертеж совместно с общим видом вертолета (в трех проекциях) служит основой для вычерчивания теоретических чертежей фюзеляжа, оперения, крыла и т.д., создания 3D-моделей распределения пространства электронных эталонов частей вертолета, сопряжения фюзеляжа с другими частями вертолета при их рабочем проектировании и инженерном анализе (см. разд. 6).