Вертолет, 2003 № 03

Основным силовым элементом лопасти традиционно является полый лонжерон, внешняя поверхность которого выполнена по аэродинамическому контуру передней части лопасти. Лонжерон занимает 40% хорды. Изготавливается он горячим прессованием листов стеклоткани сатинового переплетения, пропитанной эпоксидным связующим, в специальной прессформе. Предваряющий данную завершающую операцию технологический процесс заключается в раскрое плоских листов ткани, пропитанной связующим, по шаблонам, дальнейшей их укладке на болванки в пакеты, предварительной опрессовке пакетов, дальнейшей их сборке на резиновой пресскамере с остальными элемента.ми конструкции лопасти, такими, как противообледенительная система, противофлаттерные грузы и др., создании равномерного давления пресскамерой на жесткую прессформу. Как выяснилось, этот простой и дешевый способ оказался наиболее эффективным и дающим возможность укладывать основу наполнителя под любым углом для получения необходимой жесткости лопасти в плоскости взмаха, вращения и при кручении, а также применять два или более наполнителя для тех же целей, не меняя при этом, аэродинамическую компоновку лопасти и ее массу. Также при этом способе легко достигается идентичность лопастей и, в конечном, счете, их полопастная взаимозаменяемость.

Задняя часть лопасти образована хвостовыми секциями, приклеенными к лонжерону. Каждая секция состоит из стеклопластиковой обшивки и пенопластового заполнителя. Лопасть сравнительно легко поддается доводке, требуемой по результатам. стендовых и летных испытаний. Не меняя конструкции, размеров и массы лопасти, можно, варьируя силовым набором лонжерона, получать требуемые ее жесткостные и частотные параметры.

Приоритет ОКБ Камова в создании конструкции и способа изготовления лопастей из полимерных композиционных материалов подтвержден авторским свидетельством № 431733 от 27 мая 1963 года. Впоследствии были получены патенты в пяти ведущих в области авиации странах: США, Англии, Франции, Германии и Италии.

Рис. 1. Варианты конструкции стеклопластиковых лопастей

Таблица 1. Свойства основных конструкционных материалов, применяемых в лопастях

Показатель	Сталь	Алюминиевый сплав АВАТ	Стеклопластик Э	Стеклопластик ЭФ 32-301	Стеклопластик СК5-211Б	Углепластик КМУ-3
Плотность ρ, г/см³	7,85	2,8	1,85	1,85	1,95	1,4
Предел прочности σ-1 даН/мм²	110	33	38	50	100	80
Предел выносливости σ-1 даН/мм²	30	6,5		12	18	40
Модуль упругости. даН/мм²	21000	7200	2750	3500	5000	15000
σ-1/ρ * 10-7, даН * см/(см²*г)	14,0	11,8	20,5	27,0	51,3	57
(Е/р) *10-4, даН * см/(см²*г)	26,7	26,7	14,9	18,9	25,6	107,1
(σ-1/Е) * 10 3	1,43	0,9		3,4	3.6	2,7

Сразу же после отработки конструкции и технологии приступили к изготовлению малой серии лопастей для уточнения заданных параметров и проведения стендовых и летных испытаний. В ходе летных испытаний вертолета с лопастями из ПКМ исследовали их влияние на тягу вертолета, распределение нагрузок и напряжений в лопастях и в элементах управления несущей системой аппарата.

Замеры напряжений в лопастях в полете и динамические испытания натурных образцов показали, что срок службы лопастей по условиям выносливости (ресурса) составляет более 5000 часов, о чем 21 февраля 1966 года Ухтомский вертолетный завод и ЦАГИ оформили «Заключение по предварительному сроку службы опытных лопастей Б-7 вертолета Ка-15 по условиям выносливости».

Благодаря большей жесткости стеклопластиковой лопасти (по сравнению с деревянной) уменьшилась ее динамическая крутка и увеличилась эффективность управления вертолетом. Летные испытания шести комплектов лопастей на вертолете при скорости до 170 км/ч показали отсутствие признаков колебаний типа «флаттер». С деревянными лопастями ЛД10-М вертолеты Ка-15 и Ка-18 имели ограничение по скорости до 130 км/ч, с лопастями Б-7 это ограничение было снято. Результаты летных испытаний одного и того же вертолета в одинаковых условиях с деревянными, металлическими и стеклопластиковыми лопастями показали: стеклопластиковые лопасти увеличивают тягу на 4,6% см. рис. 2, статический потолок – на 141%, коммерческую нагрузку – на 87,5%. Из табл. 2 видно, что экономический показатель эксплуатации стеклопластиковых лопастей в 6,7 раза выше, чем. аналогичный показатель металлических лопастей.