ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Неоднородное поле скоростей протекания из "Теория вертолета " Выше обычно принималось, что индуцированная вихрями скорость протекания постоянна по диску или в крайнем случае изменяется линейно. Однако в действительности поле индуктивных скоростей весьма неоднородно, ибо условия постоянства скорости (постоянная циркуляция и очень большое число лопастей) ) для реального винта не выполняются. Распределение индуктивных скоростей определяется в основном дискретными концевыми виxpямI , сходящими с лопастей. При работе винта спиралевидные концевые вихри проходят в непосредственной близости от диска винта, периодически оказываясь вблизи лопастей. В частности, как на режиме висения, так и при полете вперед каждая лопасть близко подходит к концевому вихрю, сошедшему с предыдущей лопасти. Как уже отмечалось в разд. 10.8.1, скорость вращения в прямолинейном диффундирующем вихре по удалении от его центра сначала растет, а затем падает, причем максимум скорости имеет место на расстоянии, равном радиусу ядра вихря. Таким образом, концевые вихревые жгуты создают в зоне движения лопастей крайне неоднородное поле скоростей. [c.652] Полет 7. - г/л = 0,95 -. - г/Л = 0,85 ---г/Л = 0,75. Видно влияние пелены. [c.653] Индуктивная скорость переменна. [c.660] Индуктивная скорость переменна. [c.660] Индуктивная скорость переменна. [c.661] Индуктивная скорость переменна. [c.661] Индуктивная скорость переменна. [c.662] В вышеприведенной таблице даны значения коэффициентов махового движения (относительно плоскости постоянных углов установки) и углов общего шага, полученные расчетом при постоянной и переменной индуктивных скоростях для случая [i = 0,25 и Сг/о = 0,12. Из таблицы видно, что переменность индуктивной скорости проявляется главным образом в увеличении наклона конуса лопастей вбок и соответствующем увеличении расхода поперечного управления, требуемого для балансировки вертолета. [c.663] которая, согласно нестационарной теории профиля, в свою очередь зависит от движения лопасти и величины циркуляции. Поэтому уравнение махового движения лопасти позволяет связать коэффициенты гармоник циркуляции с коэффициентами махового движения, что замыкает определяющую их систему уравнений. Решение ищется методом последовательных приближений, а индуктивные скорости подсчитываются при заданной циркуляции. После этого вычисляются коэффициенты гармоник нагрузки и махового движения, что позволяет уточнить циркуляцию. Процедура повторяется до достижения сходимости приближений. Поскольку высшие гармоники индуктивных скоростей в основном зависят от структуры вихревого следа, в качестве первого приближения можно использовать среднее для заданной силы тяги значение циркуляции. Миллер обнаружил, что гармоники нагрузок сильно зависят от шага винтовых поверхностей, и предположил, что для расчета влияния концевого вихря, приближающегося к лопасти, требуются нелинейная вихревая теория и представление лопасти несущей поверхностью. Он ввел также концепцию полужесткого следа, каждый элемент которого имеет вертикальную скорость, равную скорости протекания в соответствующей точке диска винта в момент схода этого элемента с лопасти. [c.665] В работе [М.. 124] уточнено влияние близких к лопасти поперечных вихрей на поле индуктивных скоростей. Скорости от этих вихрей вычислялись только в одной точке по хорде, расположенной на присоединенном вихре (см. разд. 10.3). При этом для правильного отображения нестационарных аэродинамических эффектов пелена ближних вихрей продлевается до точки, отстоящей от присоединенного вихря на четверть хорды. Таким образом, при определении индуктивных скоростей от продольных вихрей интегрирование по ф ведется непосредственно от положения присоединенного вихря, а при определении скоростей от поперечных вихрей интегрирование начинается от значения Ф, меньшего, чем у присоединенного вихря, на величину с/4г. Интегрирование по г выполняется аналитически. [c.665] В работе [S.45] модель спиральных вихрей, требующая численного интегрирования, заменена моделью пелены, состоящей из множества прямолинейных вихревых отрезков. Для такой модели удовлетворительные результаты получаются при длине вихревых отрезков, соответствующих изменению азимута на 30—40°, тогда как при численном интегрировании для получения достаточной точности необходимы весьма малые шаги. Таким образом удалось уменьшить требуемое время счета примерно в 6 раз. [c.666] В работе [Р.68] рассмотрен метод расчета неоднородного поля индуктивных скоростей, в котором пелена моделировалась недеформируемой сеткой вихревых отрезков. На начальной стадии расчета маховое движение полагалось известным из эксперимента и вычислялись лишь аэродинамические нагрузки. Единственной неизвестной была циркуляция присоединенного вихря лопасти, которая определялась в конечном числе точек диска винта на различных азимутах и радиусах. С помощью теории тонкого профиля эта циркуляция выражалась через углы атаки, определяемые индуктивными скоростями и движением лопасти. Индуктивная скорость вычислялась по формуле Био — Савара и зависела от интенсивности элементов вихревого следа, определяемой в свою очередь циркуляцией присоединенного вихря лопасти. Таким образом, задача сводилась к решению системы линейных алгебраических уравнений для циркуляции присоединенного вихря в ряде точек диска винта. Поскольку таких точек требуется от 100 до 200, число уравнений в этой системе оказывается весьма значительным. [c.666] Правые части которых зависят от режима полета и движения лопасти. Влияние срыва при таком анализе учитывается путем ограничения величины циркуляции ее значениями при срывном угле атаки. Прогибы лопасти в плоскости взмаха представлялись в виде линейных комбинаций форм собственных колебаний, так что возбуждение колебаний по одной степени свободы определялось соответствующим интегралом от нагрузки по радиусу. При этом гармоники нагрузок определяли гармоники махового движения. Для совместного вычисления циркуляции и махового движения использовался метод последовательных приближений, а именно при решении уравнений для циркуляции движение лопастей определялось по приближенным формулам. (Заметим, что коэффициенты при Г/ приходится определять только один раз, так как для заданной формы пелены вихрей они не зависят от махового движения.) Зат-ем с использованием полученных значений Г/ вычислялись индуктивные скорости, после чего определялись коэффициенты Глауэрта уп разложения ул(л ), по которым находились подъемная сила и момент сечения. После этого по рассчитанным таким образом аэродинамическим силам строилось маховое движение лопасти и описанная выше процедура вновь повторялась до достижения сходимости. [c.668] В работе [S.58] описанный выше анализ был применен к случаю непериодического движения, в частности к-расчету аэродинамических нагрузок при действии управления, а в работе [В.67] —к расчету винтов вертолета продольной схемы. В работе [С.44] этот метод был модифицирован с учетом изгибных колебаний лопасти в плоскости вращения и крутильных колебаний лопасти, что не улучшило, однако, сходимости расчетных аэродинамических нагрузок и изгибающих моментов лопасти с измеренными. Отсюда был сделан вывод, что для повышения точности расчета следует более правильно учитывать деформации следа и более точно описывать движение лопасти. [c.668] В работе [D.16] развит метод расчета переменного поля индуктивных скоростей одиночного винта и двух винтов вертолета продольной схемы. Модель пелены представлена в виде большого количества продольных вихрей конечной интенсивности, каждый из которых образован ломаной из прямолинейных отрезков. Поперечные вихри игнорируются. Пелена вихрей считается не-деформируемой. Расчеты этим методом [D.17] обнаружили существенное влияние неоднородности поля индуктивных скоростей на аэродинамические характеристики винта, связанное со значительным изменением углов атаки сечений лопасти. [c.668] Из других работ по расчету неоднородного поля индуктивных скоростей у Т1есущего винта можно назвать [Н.17, G.69, М.127, С.13, S.57, Н.52, W.62, М.59, С.73, J.10, С.70, D.8, Е.14, Т.68, W.117, 1.7, 1.8, J.55, S.4, С.90]. [c.671] Вернуться к основной статье