Инновационные подходы и технологии решения задачи управления жесткостью лопастей для реализации в перспективных винтокрылых летательных аппаратах

В статье изложены задачи и направления совершенствования элементов несущих систем при разработке проектов по созданию винтокрылых летательных аппаратов (ВКЛА), а также предложены некоторые подходы для перехода к «гибридным» ВКЛА — с изменяемыми в широком диапазоне оборотами несущего винта для полета как в вертолетной, так и в самолетной конфигурации. Отмечено, что для исключения резонансов лопастей несущих винтов (ЛНВ) при изменении оборотов необходима разработка инновационной несущей системы, в которой реализована так называемая «концепция управления жесткостью лопастей «(SBC — Stiffness Blade Control)» за счет применения пьезоактуаторов, управляемых искусственной нейронной сетью. Предлагаемые в статье технические решения частично расширяют уже достигнутый научно-технический задел в данной проблемной области, связанной с созданием скоростных ВКЛА.

Ключевые слова: скорость полета, гибридный вертолет, лопасть, частотная диаграмма, пьезоактуатор.

Список использованных источников

  1. Aerodynamics of Rotorcraft, AGARD Report No.781, 1990.
  2. Raymond L. Robb, «Hybrid Helicopters: Compounding the Quest for Speed», VERTIFLITE Summer, Vol.52, No.2, 2006, p. p. 30÷54.
  3. Патент № RU 168554 U1, «Скоростной комбинированный вертолет (винтокрыл)», 2016.
  4. Патент № RU 2550589 С1, «Преобразуемый летательный аппарат вертикального взлета и посадки (варианты)», 2014.
  5. Burtsev, B. N., Ryabov, V. I., Selemenev, S. V., «Mathematical modeling of Ка‑226/Ка‑26 helicopter main rotor blade flapping motion at rotor acceleration/deceleration in wind conditions», Proceedings of 33rd European Rotorcraft Forum, Russia, Kazan, 11–13 Sept. 2007, Aerodynamics, p. p. 7–1–14.
  6. Бурцев Б. Н., Рябов В. И., Селеменев С. В., «Математическое моделирование упругих деформаций лопастей несущих винтов вертолетов Ка‑226 и Ка‑26 при раскрутке и остановке винтов в условиях ветра», Труды восьмого форума РосВО, Москва, 19–20 марта 2008, p. p. 2_01–1–14.
  7. Bourtsev, B. N., Selemenev, S. V., Vagis, V. P., «Coaxial Helicopter Rotor Design & Aeromechanics», Proceedings of 25th European Rotorcraft Forum, Vol.1, Italy, Rome, 14–16 Sept. 1999, p. p. G22–1–20.
  8. Бурцев Б. Н., Селеменев С. В., Вагис В. П., «Соосный несущий винт: особенности конструкции и аэромеханика», Российский информационный технический журнал «Вер­толет», № 1 (8)/2000, стр. 10–13.
  9. Johnson, W., «A History of Rotorcraft Comprehensive Analyses», NASA/TR‑2012–216012, April 2012.
  10. Бурцев Б. Н., Левин И. А., Рябов В. И., Копцева Л. А., Селеменев С. В., «Нагрузки и аэроупругая устойчивость лопастей несущего винта вертолета», Труды шестого форума РосВО, Москва, 25–26 февраля 2004, стр. II‑1–22.
  11. Левин И. А., «Метод расчета динамических характеристик лопасти несущего винта» — В сб.: Проблемы проектирования несущих винтов вертолетов. — Москва: МАИ, 1991, стр. 31÷51.
  12. Левин И. А., «Расчет собственных форм и частот изгибно-крутильных колебаний лопасти вертолета со стреловидной законцовкой» — В сб.: Проблемы проектирования винтокрылых летательных аппаратов. — Москва: МАИ, 1992, стр. 87÷101.
  13. Mikheyev, S. V., Bourtsev, B. N., Danilkina, V. L., Ivannikova, R. V., Selemenev, S. V., Schetinin, Y. S., «Kamov Composite Blades», Proceedings of 31st European Rotorcraft Forum, Italy, Florence, 13–15 Sept. 2005, p. p. 3–1÷22.
  14. Михеев С. В., Бурцев Б. Н., Данилкина В. Л., Иванникова Р. В., Селеменев С. В., Щетинин Ю.С, «Композитные лопасти КАМОВ», Труды седьмого форума РосВО, Москва, 22–23 марта 2006, стр. VI‑1÷22.
  15. Дорошенко Н. И., «Применение ПКМ в конструкциях лопастей вертолетов» — В сб.: Полимерные композиционные материалы для авиакосмической отрасли: материалы Всероссийской научно-технической конференции, Москва, 6 декабря 2019, [Электронный ресурс]/ФГУП «ВИАМ». — М: ВИАМ, 2019, стр. 23÷41.
  16. Nitzsche F., Feszty D., Waechter D., Bianchi E., «The SHARCS project: Smart hybrid active rotor control system for noise and vibration attention of helicopter rotor blades», Proceedings of 31st European Rotorcraft Forum, Italy, Florence, 13–15 Sept. 2005, p. p. 52–1÷15.
  17. Шевцов С. Н., Флек М. Б., Брагин С. А., Акопьян В. А., «Система адаптивного гашения колебаний уменьшенной модели лопасти вертолета», Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 11, № 3 (2), 2009, стр. 554÷563.
  18. Уорден К., «Новые интеллектуальные материалы и конструкции». — М.: Техносфера, 2006.
  19. Patt, D., Liu, L., Friedmann, P. P., «Achieving Simultaneous Reduction of Rotorcraft Vibration and Noise Using Simulation», Proceedings of 30th European Rotorcraft Forum, France, Marseilles, 14–16 Sept. 2004, p. p. 25.1–26.
  20. Нечаев Ю. И., «Морские интеллектуальные системы», Труды юбилейной НТК «Авиационные системы в XXI веке», Том I, Москва, 11–13 апреля 2006, стр. 439–449.

Авторы