Концевая скорость
Cтраница 1
Концевая скорость сильнее зависит от изменения общего шага, чем скорость снижения. Соотношение cd / C ( qp V v / ( Qr) показывает, что максимальной частоте вращения винта отвечает минимальная величина Cd / ci и что вращение винта замедляется при больших и малых величинах общего шага. При большом угле атаки, обусловленном большим общим шагом, в сечении возникает срыв, и располагаемой подъемной силы не хватает для компенсации тормозящего аэродинамического момента, вызванного большим сопротивлением. Потребность в быстром уменьшении общего шага после отказа двигателей вытекает из необходимости не допустить превышения его предельной величины, за которой сечение уже не может быть энергетически нейтральным и частота вращения монотонно убывает, а скорость снижения возрастает. [1]
При заданных силе тяги, радиусе и концевой скорости несущего винта индуктивная и профильная мощности могут быть минимизированы соответствующим выбором крутки и сужения. На внешней части лопасти, где нагрузки самые большие, оптимальные распределения длин хорд и углов установки можно хорошо аппроксимировать линейными функциями. В самом деле, с лопастями, линейно закрученными на углы от - 8 до 12, получается почти весь тот выигрыш ( по сравнению с незакрученными лопастями), который дают лопасти с идеальной круткой. Лопасти с линейной круткой просты в производстве, так что значительное улучшение аэродинамических характеристик достигается за счет лишь небольшого увеличения стоимости производства. Сужение также улучшает аэродинамические характеристики, но вследствие высокой стоимости производства оправдывается только для очень больших несущих винтов. [2]
Для увеличения скорости вертолета и достижения заданного значения ( х V / QR конструктор должен увеличивать концевую скорость. Однако предел по сжимаемости ограничивает допустимую концевую скорость и, следовательно, скорость вертолета. [3]
 |
Составляющие скорости и ориентация диска несущего винта. [4] |
Характеристика режима работы винта ц, представляет собой отношение проекции на плоскость диска скорости набегающего потока к концевой скорости. Коэффициент протекания X представляет собой отношение суммарной скорости протекания к концевой скорости. [5]
Основными параметрами несущего винта, подлежащими выбору на стадии предварительного проектирования, являются нагрузка на ометаемую поверхность, концевая скорость и коэффициент заполнения. Для заданной полетной массы нагрузка на ометаемую поверхность определяет радиус несущего винта. Нагрузка является также основным фактором, от которого зависит потребная мощность, в частности индуктивная мощность на режиме висения. Нагрузка влияет на скорость скоса потока и скорость снижения на режиме авторотации. Концевая скорость выбирается с учетом явлений срыва и сжимаемости. Высокая концевая скорость приводит к увеличению числа Маха на наступающей лопасти, а следовательно, к увеличению профильных потерь мощности, нагрузки на лопасть, вибраций и шума. Низкая концевая скорость ведет к увеличению угла атаки на отстающей лопасти, при котором начинается недопустимый рост профильных потерь мощности, нагрузок в проводке управления к вибраций вследствие срыва. Таким образом, существует ограниченный диапазон приемлемых концевых скоростей, который сужается по мере увеличения скорости полета вертолета ( см. разд. Если радиус винта задан, то концевая скорость определяет угловую скорость вращения винта. Коэффициент заполнения и соответственно площадь лопасти определяются ограничениями нагрузки на ометаемую поверхность из-за срыва. Пределы, ограничивающие эксплуатационное значение коэффициента подъемной силы, а следовательно, и Ст / в, требуют некоторого минимального значения ( QR) 2Au для заданной полетной массы. Масса несущего винта и профильные потери возрастают с увеличением хорды лопасти, поэтому выбирается наименьшая площадь лопасти, удовлетворяющая ограничениям по срыву. Такие параметры, как крутка лопасти, ее форма в плане, число и профиль лопастей, выбираются из соображений оптимизации аэродинамических характеристик винта. Окончательный выбор является компромиссным для различных рассматриваемых эксплуатационных режимов вертолета. [6]
Так как нагрузка Т / АЛ лопасти ограничена срывом потока в ее сечениях, для заданной силы тяги ( и концевой скорости) площадь лопастей должна оставаться приблизительно одинаковой независимо от диаметра винта. Следовательно, у слабо нагруженных несущих винтов вертолетов коэффициент заполнения 0 Ал / Ан. [7]
При заданных скорости полета и концевой скорости полетный вес и сопротивление вертолета определяют на графиках характеристик точку, по которой находят потребную мощность и угол наклона вала винта. [8]
Для увеличения скорости вертолета и достижения заданного значения ( х V / QR конструктор должен увеличивать концевую скорость. Однако предел по сжимаемости ограничивает допустимую концевую скорость и, следовательно, скорость вертолета. [9]
Эта функция не имеет абсолютного минимума, если не рассмотреть дополнительно вес системы по элементам. Видно, однако, что желательно иметь малую концевую скорость и большой коэффициент заполнения. [10]
Потребная мощность и вибрации возрастают только после того, как значительная часть диска несущего винта начинает работать с числом Маха выше предельного, так что может быть допущено значение М, до, на 5н - 10 % превышающее критическое число Маха концевого сечения. С точки зрения шума несущего винта могут потребоваться существенно более низкие концевые скорости. [11]
 |
Составляющие скорости и ориентация диска несущего винта. [12] |
Характеристика режима работы винта ц, представляет собой отношение проекции на плоскость диска скорости набегающего потока к концевой скорости. Коэффициент протекания X представляет собой отношение суммарной скорости протекания к концевой скорости. [13]
При этом определяются размеры вертолета и его несущего винта, а также выбирается силовая установка, после чего в процессе итераций определяется полетная масса вертолета. На основе выбранных нагрузки на ометаемую поверхность, предельного числа Маха, характеристики режима и нагрузки на лопасть определяются радиус несущего винта, концевая скорость лопасти и коэффициент заполнения. Далее в результате расчета мощности, требуемой для выполнения заданных режимов полета, определяются характеристики силовой установки. При расчете ЛТХ обычно используется метод мощностей. Это простейший метод, обеспечивающий достаточо точное решение задачи в условиях, когда известны предварительные значения основных данных вертолета. В результате определяются основные размеры и общий вид вертолета. Затем производится оценка масс агрегатов по известным параметрам несущего винта и силовой установки, а также количеству топлива и полезной нагрузке, предусмотренных заданием. [14]
Установленная на основе анализа существующих конструкций зависимость веса W агрегата от некоторого параметра k в логарифмической шкале изображается, как правило, прямой линией, так что в обычной шкале формулы имеют вид W c kci, где с и Сч - эмпирические коэффициенты. Параметр k является функцией величин, оказывающих наибольшее влияние на массу агрегата. Например, в случае несущего винта k зависит по меньшей мере от радиуса винта, концевой скорости и площади лопасти. Определение параметра k требует сочетания анализа, эмпирических данных и интуиции. Эмпирических выражений может быть немало, нельзя и определить наилучшее выражение. Поэтому при предварительном проектировании обычно используется большое количество формул для масс агрегатов. [15]
Страницы: 1 2