«Как оно устроено»: Втулка Белла-Янга

Это изобретение инженера фирмы Bell Артура Янга — самая известная реализация двухлопастного НВ с совмещённм шарниром. Её характерной особенностью является гироскопический стабилизатор, смонтированный непосредственно на втулке и включенный в схему управления шагом.
(рисунок из учебника В. Н. Далина и С. В. Михеева «Конструкция вертолётов»)

Стержень стабилизатора 4 через рамку 5 подвешен к валу НВ на шарнире 6 перпендикулярно втулке 3. Тяга 11 от автомата перекоса 23 (на данном рисунке через шлиц-шарниры 15 и 14 и каретку общего шага 25) через дифференциальную качалку 7 связана с рамкой стабилизатора; с поводком 10 лопасти качалка связана тягой 9.

Стабилизатор стремится сохранять плоскость вращения перепендикулярно валу, и при возникновении возмущений передаёт гасящие воздействия на качалку. Это происходит примерно так:
При наклоне АП тяга 11 движет качалку вверх или вниз, туда же движется влекомый тягой 9 поводок, лопасть увеличивает или уменьшает угол атаки. Плоскость вращения НВ наклоняется, на валу появляется опрокидывающий момент. Вращающийся стабилизатор стремится сохранить первоначальное положение, и благодаря шарнирной подвеске это ему поначалу удаётся. При этом точка подвески качалки к рамке смещается в сторону, противоположную движению тяги 11 от АП, из-за чего ход тяги 9 уменьшается, соответственно угол атаки изменяется на меньшую величину. Таким образом, гироскопический стабилизатор демпфирует наклон плоскости вращения НВ.

Когда управляющее воздействие прекращается, опрокидывающий момент исчезает, и стабилизатор вновь стремится занять положение перпендикулярно валу НВ. Чтобы он проделал это без излишних колебаний вокруг равновесного положения, установлены демпферы 13, соединённые с рамкой тягами 12.

В равной мере стабилизатор демпфирует внешние возмущения. К примеру, из-за порыва ветра конус НВ наклонился. Появляется опрокидывающий момент, и стабилизатор стремится сохранить первоначальное положение. Так как при этом точки соединения качалки с рамкой и тягой 11 остаются условно неподвижны, движение взмахнувшей лопасти встречает сопротивление тяги 9, что вызывает уменьшение угла атаки; на опустившейся лопасти (не забываем, что у нас полужёсткий НВ с совмещённым шарниром) угол атаки благодаря симметричной работе стабилизатора соответственно увеличится.
Фото втулки UH-1D. Хорошо видны рамка (5), качалка (7), тяги (слева направо на переднем плане): длинная от автомата перекоса (11), короткая к поводку лопасти (9), несколько более длинная (12) от рамки к демпферу (13).

Конструкция Белла-Янга распространена очень широко, благодаря самой массовой в мире серии UH-1. Тем не менее, в своих более новых разработках, начиная с модели 206, фирма не использует механический стабилизатор. Потому, вероятно, что это всё-таки дополнительные шарнирные соединения, требующие обслуживания и контроля состояния. Задача стабилизации возлагается на автоматику системы управления.
Фото Bell-206. Полужёсткий НВ с совмещённым шарниром, уже без гиростабилизатора.