ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Форма вихревого следа из "Теория вертолета " Фактор устойчивости также оказывает существенное влияние на формирование системы вихрей. Вихревая нить неустойчива при короткопериодических возмущениях, а спиральный вихрь подвержен и длиннопериодической неустойчивости, связанной с взаимодействием его последовательных витков. Обычно такая неустойчивость не играет особой роли при определении нагрузок, поскольку она заметно проявляется лишь на элементах вихря, достаточно удаленных от его ядра. Однако необходимо отдавать себе отчет в том, что представление о полностью детерминированной форме системы вихрей винта является идеализацией, ибо в действительности вследствие турбулентности и неустойчивости система вихрей заметно меняется с течением времени даже в условиях установившегося полета. [c.672] Времени, характеризуемый углом ip, определяются уравнениями х = г os (il5 — ф) + м,ф, у = г sin (il3 — ф), z = r Q — X(p. [c.673] В теории винта для описания вихревого. следа используется ряд моделей. Модель следа, все элементы которого переносятся с одной и той же средней скоростью, называется линейной или жесткой. Если входящая в состав скорости переноса каждого элемента индуктивная скорость берется равной ее значению в точке диска винта в момент схода этого элемента, то получающийся след называется полу-жестким. Возможно, что после того, как угол ф превысит 2n/N (т. е. элемент вихря приблизится к следующей лопасти), было бы точнее вводить в состав скорости переноса среднюю по диску винта индуктивную скорость. Если каждый элемент вихря переносится с местной скоростью потока, в которую входит индуктивная скорость, вызываемая самим следом, то след деформируется (относительно идеализированного линейного следа), и тогда его называют свободным или нежестким. Деформация следа может быть определена как расчетом, так и экспериментально. При использовании в расчетах формы вихрей, взятой из эксперимента, часто говорят, что модель вихрей имеет предписанную форму. [c.673] Метод расчета индуктивной скорости в произвольной точке, учитывающий деформацию следа и влияние фюзеляжа, был развит в 1965—1966 гг. [С.ПО, С.111] ). Модель следа включала лишь концевые вихри, а поперечные и продольные вихри, сходящие с внутренних сечений лопасти, не учитывались. Нагрузки и циркуляция лопасти предполагались известными, так что расчет состоял лишь в определении формы вихрей. Шаг по азимуту Ai 3 был выбран равным 30°. Для двухлопастного винта при = 0,25 расчет велся в течение двух оборотов, при = = 0,15 — четырех, а на режиме висения — восьми оборотов. Обнаружены признаки неустойчивости вихревой системы винта, проявляющиеся в том, что сходимость решения отсутствовала. Неустойчивость возникала при малых скоростях ( х 0,07) после сноса вихрей под диск винта, соответствующий двум оборотам. [c.678] Визуализации течения, создаваемого модельным, несущим винтом, посвящена работа [S.112]. Обнаружено, что при малых ц продольные вихри в области передней кромки диска сначала проходят через диск и поднимаются над ним, а затем опускаются вниз. В области задней кромки диска винта вихри снижаются вниз со скоростью, превышающей среднюю индуктивную. [c.678] Аналогичные результаты получены в работах [24, 25]. — Прим. ред. [c.678] В работе [L.9] разработан метод расчета деформаций вихревого следа. Модель следа учитывала до 10 продольных вихрей. Поперечные вихри не учитывались. Исследовалась лишь форма концевых вихрей. Шаг по азимуту составлял от Ai) = 15° до All = 30°. Расчет производился в течение 5 оборотов винта. Оказалось, что форма вихрей слабо зависит от радиуса ядра. Для уменьшения времени счета элементы вихрей разделялись на ближние и дальние. К первым относились все элементы, относительно которых в первой итерации было установлено, что они существенно влияют на индуктивную скорость в заданной точке пелены. Для ускорения счета в последующих приближениях при вычислении индуктивных скоростей учитывались только ближние вихри. В результате время, требуемое для определения формы свободных вихрей, уменьшилось на порядок. [c.679] В работе [С.70] развит метод расчета вихревог( следа несущего винта на режиме висения. Поскольку в случае висения поперечные вихри отсутствуют, моделью следа было множество продольных вихрей постоянной по длине интенсивности. Дальний след аппроксимировался отрезками кольцевых вихрей. Свободному следу соответствовало два оборота винта, а дальнему следу — 30 оборотов. Производился расчет формы всех продольных вихрей. Установлено, что деформация вихрей существенно влияет на распределение нагрузок (особенно в концевой части лопасти) и соответственно на аэродинамические характеристики винта. [c.679] В работе сделан вывод, что учет деформации системы вихрей существенно влияет на результаты расчета аэродинамических нагрузок, так как при таком учете вихри располагаются ближе к лопастям, чем в случае модели жесткого следа. [c.682] В работах (L.20, L.21] проведено детальное сравнение результатов расчетов формы вихрей и индуктивных скоростей с известными экспериментальными данными. Рассматривались мгновенные и средние по времени значения индуктивных скоростей в следе и вне его на режимах висения и полета вперед. [c.682] В целом сходимость экспериментальных и расчетных данных достаточно хорошая. Однако зависимость экспериментальных данных от местных особенностей течения, в частности от деталей формы вихрей, приводит к большим местным различиям результатов расчета и эксперимента. [c.682] Вернуться к основной статье