Введение

В авиации, скользящая пластина (или циклический шаг) – это механическое устройство, преобразующее управляющие воздействия пилота в движение лопастей несущего винта. Поскольку лопасти несущего винта вращаются, скользящая пластина используется для передачи трех команд пилота от неповоротного фюзеляжа к вращающемуся узлу несущего винта и самим лопастям.

История

Первоначально пластина была предложена русским Борисом Юрьевым в 1911 году, хотя он не использовал её на своем первом вертолете 1912 года. Вертолеты Пескара (1919–1930) – вертолеты с коаксиальными роторами, каждый из которых управляется с помощью шарнирной пластины (колеблющегося подшипника), приводимой в действие первой рычагом управления вертолетом (Великобритания 178 452. Усовершенствование, касающееся джойстиков для вертолетов. Дата конвенции в Испании: 12 апреля 1921 года). Французский инженер и пионер вертолетостроения Этьен Эммишен подал заявку на патент на устройство с шарнирной пластиной 18 июня 1926 года во Франции, а затем в США (12 августа 1929 года). Сегодня в большинстве современных летательных аппаратов шарнирная пластина расположена над трансмиссией, а тяги видны снаружи фюзеляжа, но в некоторых ранних конструкциях, особенно в легких вертолетах производства Enstrom Helicopter, она размещалась под трансмиссией, а вращающиеся тяги заключались внутрь главного вала. Это снижает аэродинамическое сопротивление ступицы ротора, поскольку отсутствуют открытые элементы управления. Используются и другие конструкции шарнирных пластин и систем управления. Например, вертолеты Kaman Aircraft не используют традиционную шарнирную пластину, а вместо этого используют сервоприводы на лопастях ротора для регулировки угла атаки.

Сборка

Площадка состоит из двух основных частей: стационарной и вращающейся. Стационарная (внешняя) пластина крепится к мачте несущего винта и соединена с органами управления циклическим и общим шагом посредством системы тяг. Она способна наклоняться во всех направлениях и перемещаться вертикально. Вращающаяся (внутренняя) пластина установлена на стационарной пластине с помощью подшипника и может вращаться вместе с мачтой несущего винта. Антиротационная тяга предотвращает вращение внутренней площадки независимо от лопастей, что создало бы крутящий момент на исполнительные механизмы. На внешней пластине обычно также имеется антиротационный ползунок для предотвращения её вращения. Обе площадки наклоняются вверх и вниз как единое целое. Вращающаяся площадка соединена с рычагами изменения шага посредством тяг шага. Альтернативными механизмами для стационарной (внешней) площадки являются гексапод и карданный шарнир. Площадки для вертолетов с двумя несущими винтами, установленными на одном валу, значительно сложнее, чем для вертолетов с одним несущим винтом.

Контроль циклического лопасти

Циклические элементы управления используются для изменения крена и тангажа вертолета. Штанги тяги или гидравлические приводы наклоняют внешнюю кольцевую пластину в ответ на команды пилота. Кольцевая пластина движется в интуитивно понятном направлении, наклоняясь вперед при команде на движение вперед, например. Однако "шаговые тяги" на лопастях передают информацию об угле установки намного раньше фактического положения лопасти, давая лопастям время "подниматься" или "опускаться", чтобы достичь желаемого положения. То есть, для наклона вертолета вперед, разность подъемной силы по окружности лопастей должна быть максимальной в плоскости, перпендикулярной продольной оси, создавая момент, который, благодаря гироскопическому эффекту, наклонит плоскость вращения несущего винта вперед, а не вбок.

Коллективный контроль лопастей

Для управления общим шагом лопастей главного ротора необходимо перемещать всю крестовину вверх или вниз вдоль её оси, не изменяя ориентацию органов управления циклическим шагом. Традиционно каждый механизм управления (крен, тангаж и общий шаг) имел отдельный исполнительный механизм, отвечающий за соответствующее движение. В случае изменения шага, вся крестовина перемещается вдоль главной оси одним исполнительным механизмом. Однако, некоторые современные модели вертолетов отказываются от этого механически сложного разделения функций, используя три взаимосвязанных исполнительных механизма, каждый из которых способен перемещать всю крестовину. Это называется смешением циклических и общих углов атаки (CCPM). Преимущество CCPM заключается в том, что небольшие исполнительные механизмы могут совместно работать для перемещения крестовины во всем диапазоне управления, что позволяет использовать более компактные и легкие механизмы.