Несущий винт
Несущий винт вертолёта состоит из втулки и лопастей.
Каждая лопасть крепится к втулке при помощи трех шарниров:
- осевого (ОШ)
- вертикального (ВШ)
- горизонтального (ГШ).
ОШ обеспечивает попорот лопасти вокруг своей продольной оси, чем достигается изменение угла установки (шага) лопасти.
ВШ позволяет лопасти перемешаться вперед и назад в плоскости вращения. Для уменьшения колебаний и вибраций лопасти в этой плоскости устанавливается гидравлический или фрикционный демпфер что повышает динамическую прочность корневой части лопасти.
ГШ дает возможности лопасти совершать взмахи вверх и вниз, что необходимо главным образом для сохранения равновесия вертолёта.
Лопасть несущего винта по конструкции напоминает крыло самолета: у некоторых вертолетов лопасти бывают сплошными.
В кинематической схеме передачи мощности от двигателя к винтам муфта сцепления обеспечивает включение их на рабочий режим, а муфта (втулка) свободного хода позволяет винтам свободно вращаться на режиме авторотации в случае остановки двигателя в полете.
Угол конусности
Вследствие того, что концы лопастей проходят через воздух быстрее, чем их внутренние части, основная часть подъемной силы производится на внешних краях лопастей. Однако если попробовать поднять за них вертолёт, то можно увидеть, что лопасти начинают угрожающе изгибаться задолго до того, как шасси оторвутся от земли. Лопасти могут даже сломаться у основания.
Таким образом, жёсткость лопастей не оказывает большого влияния на поддержку веса машины в полёте. Основное влияние оказывает центробежная сила, действующая на лопасти, которая тянет их в разные стороны и уравновешивает стремление подъёмной силы согнуть лопасти вверх.
Силы уравновешиваются, когда лопасти наклонены вверх на угол конусности. Чем больше центробежная сила, тем меньше угол конусности, и в то же время, чем больше вес вертолёта, тем больше этот угол.
Центробежная сила зависит от веса лопастей, диаметра ротора и его оборотов. Распределение веса лопасти также важно: вес на концах лопастей производит больший эффект. Центробежная сила на удивление высока: для обычной пары лопастей 30-го размера весом примерно 100 г и оборотах ротора 1700 об/мин центробежная сила стремится оторвать лопасть от головки ротора с усилием 100 кгс, подвергая головку значительным нагрузкам. Если такой ротор поднимет трёхкилограммовый вертолет (1,5 кг на лопасть), угол конуса составит всего 0,8°.
Стремление лопастей образовать конус должно быть обеспечено горизонтальными шарнирами или гибкими пластинами, которые позволят лопастям отклоняться вверх, либо (в головке со сквозной осью) за счет изгиба самих лопастей.
Т.к. конус ротора очень напоминает «поперечное V» летательных аппаратов с неподвижным крылом, может показаться, что он играет такую же роль в плане обеспечения устойчивости вёртолета, но, на самом деле, эффект конуса в горизонтальном полете оказывается нежелательным.