Радиус несущего винта

R — радиус несущего винта коэффициент аэродинамической радиальной перерезывающей силы (употребляется с индексом) [c.11]

R — радиус несущего винта, длина лопасти, измеряемая от оси втулки [c.36]

Рулевой винт вертолета одновинтовой схемы представляет собой воздушный винт малого диаметра, который предназначен для уравновешивания аэродинамического крутящего момента несущего винта и путевого управления. Выполнение обеих функций достигается тем, что сила тяги рулевого винта действует на некотором плече (обычно несколько большем радиуса несущего винта) относительно вала несущего винта. Как правило, рулевой винт является слабо нагруженным винтом с машущими лопастями, так что к нему применима изложенная в этой главе теория. Однако рулевой винт имеет особенности, вследствие которых теория несколько- видоизменяется. Во-первых, у него нет управления циклическим шагом, есть только управление общим шагом для изменения величины силы тяги. Во-вторых, угол атаки рулевого винта определяется размещением винта и углом рыскания вертолета, а не условиями равновесия сил, действующих на винт. Сопротивление или пропульсивную силу рулевого винта включают в сопротивление фюзеляжа и уравновешивают посредством несущего винта. [c.252]

При заданном полетном весе эта нагрузка определяет оптимальный радиус несущего винта. С увеличением профильной мощности оптимальная нагрузка на диск возрастает, а значит, радиус винта уменьшается. Экстремальной нагрузке соответствует коэффициент совершенства винта [c.277]

V = 8, высота втулки h = 0,3, коэффициент заполнения а = 0,1 и нагрузка на лопасть Ст/а = 0,1. Полагая радиус несущего винта равным Эми окружную скорость лопасти 200 м/с, получаем = 0,0022 и ЛТ =127, при радиусе инерции /гу = 0,1 имеем /у =12,7. Полюсы и нули передаточных функций найдены для шарнирного (v=l) и бесшарнирного (v = = 1,15) несущих винтов. Вертикальное движение этого вертолета имеет один корень s = —0,012 (при С = 0,7). [c.731]

Радиус несущего винта 36 [c.1015]

Радиус несущего винта, м................ [c.8]

Несущий винт вращается с угловой скоростью 0) = - . Окружная скорость вращения конца лопасти равна u>R, где R — радиус несущего винта. Окружная же скорость каждого промежуточного сечения лопасти равна угловой скорости, умноженной на соответствующий радиус окружности, по которой вращается рассматриваемое промежуточное сечение, т. е. о)Г. [c.34]

R— радиус несущего винта. [c.63]

Я — радиус несущего винта р — плотность воздуха [c.70]

Равнодействующие аэродинамических сил элементов лопасти (Кд и Хл) приложены в сечении, удаленном от оси вращения на расстояние, равное 70—75% радиуса несущего винта к (рис. 90). [c.91]

Рис. 3. Возмущенное движение вертолета № 2 при отрыве части лопасти несущего винта на радиусе 0,7 в режиме горизонтального полета

Ниже приведены основные обозначения, использованные в книге. В список не включены обозначения, встречающиеся только в одной главе. Очень часто используются безразмерные величины, масштабами которых служат плотность р воздуха, частота вращения Й несущего винта и его радиус R (см. также разд. 1.3). [c.7]

В теории., которая излагается в книге, фигурируют, как правило, безразмерные величины. Для несущего винта естественным масштабом длин является радиус R диска винта, а естественным масштабом времени — величина 1/й, где Q — частота вращения винта (рад/с). В качестве характерной массы принята плотность р воздуха. Для упрощения типографского набора не [c.35]

Перейдем к безразмерным величинам, используя в качестве масштабов плотность воздуха р, частоту вращения Q несущего винта и его радиус R. В результате получим следующие выражения для коэффициентов силы тяги и мощности произвольного сечения лопасти [c.64]

Аэродинамические характеристики несущего винта ухудшаются также из-за того, что часть лопасти не оперена. Несущая часть лопасти ( перо ) начинается на радиусе г = Го, причем типичные значения Го составляют от 10 до 30 % радиуса винта. Ту часть лопасти, для которой г < го, называют неоперенной [c.73]

Теория Голдстейна. Голдстейн [G. 93] разработал вихревую теорию пропеллера с конечным числом лопастей в осевом потоке. След был схематизирован геликоидальными пеленами свободных вихрей, движущихся в осевом направлении с постоянной скоростью как твердые поверхности. Граничное условие непротекания через пелены полностью определяет распределение завихренности в следе, которое можно связать с распределением циркуляции присоединенного вихря лопасти. Голдстейн решил задачу о потенциальном обтекании системы N заходящих одна в другую геликоидальных поверхностей, имеющих, при конечном радиусе, бесконечную протяженность в осевом направлении (т. е. был рассмотрен дальний след) и движущихся с осевой скоростью uo- Решение было получено в виде фактора концевых нагрузок F, зависящего от коэффициента протекания, числа лопастей и радиуса сечения. Голдстейн привел таблицы и графики F в зависимости от г для пропеллеров с двумя и четырьмя лопастями (в работе [G.93] фактор концевых нагрузок обозначен через К, а не через F). Этот фактор используется таким же образом, как и фактор Прандтля, описанный в предыдущем разделе. Установлено, что функция Прандтля, как правило, является хорошей аппроксимацией более сложной функции Голдстейна при малых скоростях протекания, особенно при X/N <0,1. Таким образом, решение Прандтля пригодно для несущих винтов вертолетов, а для пропеллеров необходимо использовать решение Голдстейна. [c.97]

Указанные оценки весьма приближенны, но в данном случае даже значительная ошибка допустима, так как отношение АТ/Т невелико. Более точное решение задачи затруднительно требуется близкая к реальности схема следа несущего винта, учитываюш,ая интерференцию следа и помещенного в него тела, а достаточных для построения такой схемы экспериментальных данных обычно не имеется. Известно, что скорость течения в следе значительно изменяется по радиусу и что это изменение следует принимать в расчет. Известно также, что сопротивление тела в следе периодически изменяется с большой амплитудой. Это изменение может быть причиной вибраций вертолета. Действительно, сопротивление максимально, когда тело находится на минимальном расстоянии от диска несущего винта, и быстро убывает, когда тело удаляется от плоскости диска. Такая зависимость сопротивления от расстояния до диска обусловлена периодическим изменением поля скоростей в следе. Хотя в соответствии с вихревой теорией средняя скорость потока при переходе от диска к дальнему следу увеличивается, средний скоростной напор вблизи диска значительно возрастает благодаря периодическим составляющим скорости. Если тело, помещенное в след, велико, то и загромождение следа оказывается значительным. Уменьшение эффективной площади диска, особенно вследствие загромождения следа концевых сечений, снижает эффективность несущего винта. При полете вертолета вперед набегающий поток сдувает след назад, так что за диапазоном переходных режимов сопротивление фюзеляжа становится небольшим. [c.125]

Наиболее распространена схема одновинтового вертолета с рулевым винтом — небольшим вспомогательным винтом, используемым для уравновешивания реактивного крутящего момента несущего винта и для путевого управления. Рулевой винт устанавливается вертикально на хвостовой балке его тяга направлена влево, если несущий винт вращается по часовой стрелке. Плечо силы тяги рулевого винта относительно оси вала несущего винта обычно несколько больше радиуса последнего. Управление по тангажу и крену в этой схеме обеспечивается наклоном вектора силы тяги несущего винта посредством изменения циклического шага управление по высоте — изменением величины тяги несущего винта посредством изменения его общего шага путевое управление — изменением величины тяги рулевого винта посредством изменения его общего шага. Эта схема проста и требует одного механизма управления несущим винтом и одной трансмиссии для его привода. Рулевой винт обеспечивает хорошую путевую управляемость, но требует затраты мощности для уравновешивания аэродинамического крутящего момента, что увеличивает суммарную потребную мощность вертолета на несколько процентов. Недостатком одновинтовой схемы является обычно небольшой диапазон допустимых центровок он увеличивается при использовании бесшарнирного винта. Кроме того, рулевой винт, если он расположен не очень высоко на хвостовой балке, представляет некоторую опасность для наземного персонала в этом случае не исключена также возможность удара рулевого винта о землю при эксплуатации вертолета. Рулевой винт работает как вертикальное и горизонтальное оперение в потоке, возмущенном несущим винтом и фюзеляжем, что снижает его аэродинамическую эффективность и увеличивает нагрузки и вибрации. Одновинтовая схема (с рулевым винтом) наиболее подходит для вертолетов малых и средних размеров ). [c.298]

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 = ik 2, где l и С2 — 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. [c.303]

Маха, должны иметь хорошие характеристики срыва и высокий максимальный коэффициент подъемной силы. Наконец, при полете вперед профили наступающей лопасти, работающие при малых углах атаки, должны иметь высокое критическое число Маха. Критерием выбора профиля для режима висения является большая величина силы тяги несущего винта, тогда как для полета вперед при больших скоростях не должны возникать большие вибрации и нагрузки. Часто для лопастей несущего винта выбирается симметричный профиль умеренной толщины, для упрощения конструкции неизменный по всему радиусу лопасти. Симметричный профиль не создает шарнирного [c.315]

Для пояснения способов выбора и оценки профиля лопасти несущего винта условия работы и характеристики профиля целесообразно представить графически в функции угла атаки и числа Маха. Такими характеристиками гипотетического профиля в функции М на рис. 7.4 являются углы атаки, соответствующие максимальной подъемной силе ( макс) и резкому возрастанию сопротивления при сверхзвуковом обтекании ( кр). Там же указаны условия работы сечения на определенном радиусе замкнутая кривая при полете вперед (вследствие изменения [c.315]

Противление на высоких и средних числах Маха, большую несущую способность при М = 0,3 Ч- 0,5 и малый момент относительно центра давления на всех режимах работы. Указанные требования суммируют влияние толщины профиля, радиуса закругления передней кромки и кривизны профиля — характеристик, важных для лопастей несущего винта. Наилучшим с этих позиций является тонкий или умеренной толщины (9 12%) профиль с тупой передней кромкой небольшой кривизны. На основе приведенных соображений были сконструированы профили, которые позволили несколько улучшить характеристики несущего винта. [c.317]

В другом крайнем случае при анализе несущего винта можно использовать средний коэффициент сопротивления, который оценивается с учетом среднего коэффициента подъемной силы по диску винта и чисел М и Re на некотором характерном радиусе (например, 0,75R). Использование среднего коэффициента сопротивления сильно упрощает анализ в предыдущих главах средний коэффициент часто применялся с целью получения элементарных выражений для профильных потерь. Для некоторых задач, таких, как предварительное проектирование, или в случае отсутствия детальных аэродинамических характеристик профиля подобный анализ приемлем. Средний коэффициент сопротивления нельзя применять, когда существенны местные аэродинамические особенности, например эффекты срыва и сжимаемости при полете вперед. Для несущих винтов, работающих в предельных условиях, нужны дополнительные уточнения или более детальный анализ. [c.318]

В теории упругой балки рассматривается только осевая составляющая напряжения. В частном случае закрученной лопасти несущего винта тензор gmn находят, рассматривая радиус-вектор г = j i -f rj + zk точек недеформированной лопасти. Осевая компонента тензора равна [c.411]

Введем следующие обозначения R — радиус несущего винта г — радиус сечения лоцасти Ь—хорда сечения лопасти на радиусе г =0,7 R м — угловая скорость вращения несущего винта х, т) — углы продольного и поперечного наклона тарелки автомата перекоса, соответственно [c.62]

На стадии предварительного проектирования определяются основные параметры вертолета, обеспечивающие вьшол 1ение заданных летно-технических характеристик (ЛТХ). 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. Массы агрегатов суммируются для определения полетной массы вертолета, и процесс итераций повторяется [c.301]

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. 7.4). Если радиус винта задан, то концевая скорость определяет угловую скорость вращения винта. Высокая угловая скорость обеспечивает хорошие характеристики авторотацни и низкий крутящий момент (и, следовательно, малую массу трансмиссии). 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/а, требуют некоторого минимального значения (QR) A 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. В процессе предварительного проектирования исполь- [c.302]

Плечо рулевого винта /рв обычно несколько больше радиуса несущего винта, так что угловая скорость рыскания, задаваемая путевым управлением, имеет тенденцию к уменьшению с увеличением размеров вертолета. Изменение общего шага рулевого винта обеспечивает, с небольшим запаздыванием первого порядка, высокую угловую скорость даже на больших вертолетах. Постоянная времени Тг увеличивается при наличии компенсатора взмаха на рулевом винте в Vэфф/ Y p/Sv ) раз. Увеличение постоянной времени связано с уменьшением реакции на короткопериодические возмущения. В частности, при большом коэффициенте компенсатора взмаха реакция на поперечные порывы ветра уменьшается на 30—50%, причем наличие компенсатора не снижает чувствительности управления. Как и в случае вертикального движения, искажения поля индуктивных скоростей рулевого винта из-за осевой скорости уменьшают демпфирование по рысканию и увеличивают эффективность управления. Боковая скорость вертолета вызывает изменение тяги рулевого винта и, следовательно, угла рыскания вертолета. Реакция на скорость ув в установившемся состоянии равна ii)fl/z/B = —Nv/Nr=l/lpB. Таким образом, поперечное движение вертолета на режиме висения связано с движением рыскания. Поперечная скорость возникает при отклонении поперечного управления, однако для поддержания заданного угла курса требуется также и отклонение педалей. Отклонение управления рулевым винтом, требуемое для сохранения курса при поперечных перемещениях вертолета, составляет 0о, рв/ув = [c.715]

Таким образом, крутящий момент прямо пропорционален квадрату окружной скорости на конце лопасти, величине ометаемой площади, радиусу несущего винта, плотности воздуха и коэффициенту крутящего момента. [c.94]

В связи с этим есть основания полагать, что в лонжероне № 1 датчик зафиксировал наличие трещины до нескольких полетов, после которых произошел обрыв лопасти. Это подтверждается еще одним случаем обнаружения трещины в лонжероне лопасти несущего винта вертолета Ми-8МТВ-1 НК 3908 при наработке вертолета в эксплуатации 1354 ч 36 мин. Согласно техническому акту датчиком-сигнализатором была выявлена трещина между 7-м и 8-м хвостовыми отсеками лонасти, что соответствует относительному радиусу около 0,5. Трещина была расположена на задней стенке лонжерона и но нижней полке имела длину около 32 мм. Эта трещина близка по размеру к трещине в лонжероне № 2. Причем нагружен-ность сечения лонжерона на относительном радиусе около 0,5 является промежуточной между лонжеронами № 1 и 2. Из этого следует, что при прочих равных условиях датчик-сигнализатор в рассматриваемых лонжеронах вертолетов типа Ми-8МТВ позволяет выявлять трещины достаточно небольших размеров на относительных радиусах лопасти, где имеет место большая и меньшая на-груженность материала. После срабатывания дат- [c.663]

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 незакру-ченными 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. В приведеной ниже таблице, составленной по данным Гессоу [c.79]

Дженни, Олсон и Лендгриб [J.10] сравнили несколько методов расчета аэродинамических характеристик на режиме висения а) простые формулы с равномерной скоростью протекания и постоянным коэффициентом сопротивления, б) элементно-импульсную теорию, в) вихревую теорию Голдстейна — Локка, г) численное решение с неравномерной скоростью протекания без учета и с учетом поджатия следа (в последнем случае структура следа была заранее задана по экспериментальным данным). Обнаружилось, что классические методы и численное решение без учета поджатия следа завышают величину потребной мощности на висении, причем ошибка возрастает с увеличением нагрузки лопасти Сг/а (а также с увеличением концевого числа Маха и коэффициента заполнения и уменьшением крутки). Ошибки были объяснены тем, что не учтено под-жатие спутной струи или, другими словами, не принята во внимание действительная форма концевых вихрей. На нагрузку лопасти сильное влияние оказывает концевой вихрь, сходящий с предыдущей лопасти, т. е. нагрузка в значительной степени зависит от положения этого вихря по радиусу и вертикали относительно лопасти. Влияние вихря заключается в увеличении углов атаки внешних (для вихря) сечений лопасти и уменьшении углов атаки внутренных сечений. При умеренных (0,06 Ст/о 0,08) и больших нагрузках лопасти вихрь может вызвать срыв в концевой части, а значит, ограничить достижимую нагрузку концевой части и увеличить ее сопротивление, снизив тем самым эффективность несущего винта. Так как в концевой части лопасти нагрузка максимальна, аэродинамические характеристики винта в сильной степени зависят от характера обтекания концевых частей, а следовательно, от небольших изменений положения вихря (а также изменений профиля и формы лопасти в плане). Эффекты сжимаемости тоже играют важную роль, так как число Маха на конце лопасти максимально. Если бы сжимаемость воздуха и срыв не сказывались, влияние концевых вихрей на распределение нагрузки было бы еще сильнее, но эти факторы действуют взаимно исключающим образом. Если поджатием следа пренебречь, то все сечения лопасти становятся внутренними для вихря и он нигде не увеличивает углов атаки. При использовании схемы распределенной по следу завихренности или даже более простых схем влияние концевых вихрей вообще нельзя оценить. Таким образом, уточнение формы следа является решающим моментом в усовершенствовании методов расчета амодинами-ческих характеристик винта на режиме висения. Положение концевого вихря по радиусу и вертикали относительно следующей лопасти, к которой он подходит очень близко, имеет [c.99]

При полете вперед набегающий поток уносит спиральные вихри, сходящие с концов лопастей, назад (вследствие наличия составляющей скорости ц,, параллельной диску) и вниз (вследствие наличия составляющей скорости X, нормальной к диску). Поэтому след состоит из вихревых нитей, которые сходят с каждой лопасти и имеют форму скошенных спиралей (рис. 4.6). Угол скоса следа х = ar tg( u ) можно надежно рассчитать по импульсной теории. Режимам малых ц (О < цДв < 1,5) приблизительно соответствует диапазон О < х < 60°. При вращении несущего винта положения лопастей относительно отдельных вихрей следа периодически изменяются, что вызывает сильные изменения поля индуктивных скоростей, в котором работают лопасти, а значит, и нагрузок лопастей. Таким образом, при полете вперед индуктивные скорости на самом деле распределены весьма неравномерно. Взаимодействие между лопастями и следом особенно сильное в тех частях диска, где вдоль радиуса лопасти скользит вихрь, сошедший с лопасти, идущей впереди. На определенных режимах полета, при которых след располагается близко к диску винта, вихри индуцируют очень большие нагрузки. [c.140]

В процессе полета вперед на диске несущего винта образуется зона обратного обтекания, т. е. зона в левой половине диска, где скорость потока, обтекающего отступающую лопасть, направлена от задней кромки к передней. В выражении тангенциальной составляющей скорости первое слагаемое Qr, обусловленное вращением лопасти, положительно и линейно возрастает с радиусом сечения, а второе слагаемое Qi jxsin j3, обусловленное скоростью полета вперед, отрицательно на стороне отступающей лопасти (180° < il < 360°). Поэтому в комлевой части отступающей лопасти обязательно существует зона, в которой второе слагаемое по абсолютной величине больше первого, так что обтекание становится обратным. В частности, при f = 270° величина тангенциальной составляющей равна Й7 (г—(л), и обратное обтекание имеет место в сечениях, для которых г < i. В общем случае зона обратного обтекания определяется как область на диске винта, в которой ut < 0. Уравнением границы этой зоны является г + [c.157]

Таким образом, расчет неоднородного поля KOpo xefi протекания основывается на определении скоростей, индуцируемых дискретным элементом вихревой пелены. Ниже дается вывод формул для скоростей, индуцируемых вихревой линией или поверхностью. Прежде всего будет рассмотрена прямолинейная вихревая нить, что позволит изучить ряд общих черт поля индуцируемых вихрями скоростей. Вихревая нитв конечной интенсивности представляет собой предельный случай, когда поле вихрей конечной суммарной интенсивности сконцентрировано в трубке бесконечно малого поперечного сечения. Вблизи вихревой нити поле скоростей имеет особенность, причем скорости стремятся к бвсконечности обратно пропорционально расстоянию до нити. В реальной жидкости вследствие влияния вязкости эта особенность отсутствует, ибо диффузия вихрей превращает нить в трубку малого, но конечного поперечного сечения, называемую ядром вихря. Скорость принимает максимальные значения на некотором расстоянии от оси вихревой трубки, которое можно принять в качестве радиуса ее ядра. Поскольку лопасти несущего винта часто проходят очень близко к концевым вихрям от впереди идущих лопастей, ядро вихря играет важную роль в создании индуктивных скоростей на лопастях несущего винта, и существование такого ядра следует учитывать при описании распределения вызываемой винтом завихренности. Радиус ядра концевого вихря составляет примерно 10% длины хорды лопасти. Экспериментальных данных о размерах ядра концевого вихря очень мало, особенно для случая вращающейся лопасти. [c.489]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...