Совершенно иначе обстоит дело на вертолетах. Двигатель вертолета создает незначительные вибрации. Основным же источником вибраций вертолета в полете является его несущий винт.
В отличие от винта самолета несущий винт вертолета работает в несимметричном косом потоке, вследствие чего левая и правая половины винта работают в совершенно различных условиях. Скорость обтекания каждой лопасти несущего винта за один его оборот меняется от минимума до максимума; поэтому, несмотря на наличие регулятора взмаха, положение лопасти за один ее оборот меняется в значительных пределах.
Будучи нагруженной резко меняющимися силами, лопасть несущего винта вертолета за один оборот совершает очень большие и резкие колебания относительно всех шарниров.
Кроме того, имея большие размеры и массу и обладая определенной жесткостью, лопасть несущего винта, несмотря на шарнирную подвеску, передает эти колебания всей конструкции вертолета.
Наибольшие вибрации создают двухлопастные несущие винты вследствие наибольшей пульсации подъемной силы. Винты с большим числом лопастей создают меньшие вибрации.
Следует также иметь в виду, что диаметры несущих винтов вертолетов колеблются в пределах 10–25 м, а их вес достигает 100 кг и более. Конечно, очень трудно создать несущий винт, у которого все лопасти были бы совершенно одинаковы в весовом и геометрическом отношении.
Кроме того, вследствие изменения влажности древесины несущие винты деревянной или смешанной конструкции могут менять свою балансировку в процессе эксплуатации, что в свою очередь может быть источником повышенной вибрации вертолетов.
Дополнительным источником вибрации может явиться трансмиссия вертолета. Если на самолете винт непосредственно крепится на валу двигателя, то на большинстве вертолетов несущий винт закреплен на главном редукторе, отстоящем достаточно далеко от двигателя и связанном с ним длинным валом. У одновинтового вертолета с рулевым винтом длина хвостового вала обычно превышает радиус несущего винта. У двухвинтовых вертолетов продольной и поперечной схем длина синхронного вала практически равна диаметру винта.
При неудачной конструкции трансмиссии последняя вследствие наличия длинных валов может создавать не только повышенные вибрации, но и повышенные напряжения в конструкции вертолета.
У вертолетов с двумя несущими винтами уровень вибраций может быть выше, чем у вертолетов с одним несущим винтом.
Для предотвращения больших вибраций вертолета в полете предъявляются повышенные требования к точности изготовления несущих винтов «и деталей трансмиссии. В этих же целях очень часто двигатель вертолета, его трансмиссию, включая и главные редукторы, устанавливают на резиновых амортизаторах.
Вследствие того что конструкция вертолета подвергается значительным вибрациям, а наиболее ответственные детали вертолета — лопасти несущего винта — работают в условиях знакопеременных нагрузок, вызывающих усталостные напряжения и почти не поддающиеся точному учету, каждый новый тип вертолета проходит испытания на ресурс. Такие испытания позволяют достаточно точно оценить надежность конструкции всех частей вертолета.
Обычно испытания вертолета на ресурс проводятся в более тяжелых условиях, чем те, которые могут быть в полете; кроме того, продолжительность ресурсных испытаний превышает разрешенный срок службы вертолета.
Совокупность этих мероприятий позволяет обеспечить надежность и безопасность эксплуатации вертолета.
Безопасность полета вертолета зависит не только от надежности и прочности его конструкции, но и еще от ряда конструктивных и эксплуатационных особенностей его. Так, например, для обеспечения работы несущего винта вертолета на режиме самовращения при отказе двигателя в трансмиссии всякого вертолета имеется муфта свободного хода. Следует, однако, отметить, что почти на всех вертолетах муфта свободного хода обычно расположена на выходном валу двигателя либо на входном валу главного редуктора.
Такое расположение муфты свободного хода обеспечивает режим самовращения несущего винта в случае отказа двигателя. Между тем в случае разрушения или заклинения главного редуктора при таком расположении муфты свободного хода не гарантируется надежное самовращение несущего винта.
Для обеспечения самовращения несущего винта в случае разрушении главного редуктора необходимо, чтобы муфта свободного хода была расположена непосредственно у несущего винта, т. е. на выходном валу главного редуктора. Но это условие очень трудно обеспечить технически, так как крутящий момент на выходном валу главного редуктора примерно в 10 раз больше, чем крутящий момент на его входном валу. Следовательно, муфта свободного хода в этом случае будет гораздо большей по размерам и весу и менее надежной в работе.