Сила пропульсивная

Осенью 1933 г. Центральный аэродинамический институт подготовил к испытаниям вертолет ЦАГИ 5-ЭА. Тремя годами позднее в том же институте был построен по проекту И. П. Братухина двухместный самолет ЦАГИ 11-ЭА с двигателем мощностью 630 л. с.— первый в мировой практике винтокрылый аппарат, выполненный по комбинированной схеме вертолета и автожира. При испытаниях в так называемом пропульсивном варианте (в котором поступательное движение сообщалось аппарату под действием составляющей подъемной силы несущего винта при соответствующем наклоне его оси) он показал удовлетворительную устойчивость, хорошую управляемость и достаточно большой запас подъемной силы. Еще позднее, в 1940—1941 гг., вертолетным бюро Московского авиационного института также под руководством И. П. Братухина был спроектирован и построен двухвинтовой вертолет [c.360]

В вертолете одновинтовой схемы для балансировки аэродинамического момента (и осуществления путевого управления) используется вспомогательный винт малого диаметра. Этот винт размещен на хвостовой балке несколько позади края диска несущего винта. Плоскость диска рулевого винта обычно вертикальна, а его вал горизонтален и параллелен поперечной оси вертолета ). Сила тяги рулевого винта, действующая на некотором плече относительно вала несущего винта, уравновешивает аэродинамический момент последнего. В этой схеме несущий винт создает подъемную и пропульсивную силы, а также обеспечивает управление по крену, тангажу и высоте. [c.23]

Режим вертикального полета, когда горизонтальная составляющая скорости равна нулю, — это основной режим, отличающий вертолет от других летательных аппаратов. Режим полета, при котором равны нулю как горизонтальная, так и вертикальная составляющие скорости, т. е. движение относительно невозмущенного воздуха вообще отсутствует, называется висением. Подъемную силу и управление на режиме висения обеспечивают изменением углов установки лопастей, создавая на них требуемые аэродинамические силы. Вертикальный полет может представлять собой набор высоты или снижение при этом диск винта горизонтален и, следовательно, сохраняется строго осевое протекание воздушного потока через диск. На практике вертолет должен быть способен и к горизонтальному полету. При полете вперед диск несущего винта остается почти горизонтальным, так что скорость набегающего потока складывается со скоростью вращения лопастей в плоскости диска. Подъемную силу и управление вертолетом по-прежнему обеспечивает несущий винт. Кроме того, посредством небольшого наклона вперед вектора силы тяги он создает необходимую для полета вперед пропульсивную силу. [c.24]

Рассмотрим условия равновесия сил, действующих на вертолет в установившемся полете (рис. 5.13). Направления силы тяги Т и продольной силы Н определены положением используемой плоскости отсчета. Сопротивление D вертолета направлено по скорости V набегающего потока. Кроме того, на вертолет действует сила тяжести W, направленная по вертикали. Вспомогательные пропульсивные или несущие устройства можно принять в расчет, вычитая создаваемые ими силы ш D к W. Поскольку траектория полета наклонена к горизонтали на угол Отр, вертолет набирает высоту со скоростью ]/с= V sin 6тр(Яс = = V /Q-R)- При малых углах W Т, и условие равновесия сил принимает вид D + H—Т а —дтр) или а = бтр-f ( > + Я)/ . Тогда коэффициент протекания можно вычислить по формуле [c.183]

Углы наклона ПКЛ приближенно пропорциональны характеристике режима работы винта fx. Чтобы сохранять неизменным направление вектора силы тяги с увеличением скорости полета, необходимо наклонять ППУ вперед и вбок, в сторону отступающей лопасти, компенсируя возрастающий наклон ПКЛ. Таким образом, при увеличении скорости полета нужно смещать ручку управления вперед дополнительно к требуемому для увеличения пропульсивной силы. Кроме того, следует увеличить смещение ручки влево. [c.193]

Силы, действующие на вертолет в вертикальной продольной плоскости, показаны на рис. 5.31 (см. также разд. 5.4). Вертолет имеет скорость V, а траектория его полета наклонена к горизонту на угол 0тр, гак что скорость набора высоты или снижения Ус равна V sin 0тр. Несущий винт создает силу тяги Т и продольную силу Н, направления которых заданы выбором плоскости отсчета. Последняя составляет угол а со скоростью V набегающего потока (угол атаки а положителен, когда винт наклонен вперед). На вертолет действуют вес W (направлен по вертикали) и сила аэродинамического сопротивления D (направлена по скорости V). Вспомогательные пропульсивные или несущие устройства можно принять в расчет, включив создаваемые ими силы в W н D. Условия равновесия вертикальных и горизонтальных составляющих дают [c.235]

При малых углах эта формула сводится к полученной выше. В общем наклон несущего винта вперед должен быть таким, чтобы создавалась пропульсивная сила, преодолевающая сопротивление фюзеляжа и самого винта, а также обеспечивался набор высоты. [c.236]

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]

Отношение (L/D) винт подъемной силы винта к его эквивалентному сопротивлению служит удобной характеристикой эффективности работы винта при больших скоростях. Пропульсивная [c.275]

Следовательно, чтобы найти сопротивление или пропульсивную силу винта при фиксированном угле апв наклона вала, нужно знать продольный наклон конуса лопастей, т. е. угол (Pi ) пв. Таким образом, расчет характеристик требует решения уравнения махового движения лопастей. Для рулевого винта харак терны отсутствие циклического шага и сильное регулирование взмаха. Эти факторы должны быть учтены при решении уравнения махового движения и вычислении угла (Pi )hb. После того как пропульсивная сила D найдена, потребную мощность вычисляют по формуле Р = Р, + Ро + Рвр, причем Рвр = DV. [c.286]

Имеется много возможностей изменения конфигурации вертолета с целью повышения скорости горизонтального полета. Если на вертолете имеется крыло, то его подъемная сила при полете вперед позволяет снизить нагрузку на диск и оттянуть появление срыва. Поскольку сила тяги несущего винта создает и пропульсивную силу вертолета, для снижения нагрузки на диск до очень низких значений требуется дополнительное устройство, создающее пропульсивную силу. В результате получается комбинированный вертолет. [c.306]

Оценка вредного сопротивления вертолета является важным элементом расчета летно-технических характеристик, поскольку она определяет пропульсивную силу и потребную мощность на больших скоростя.х полета. Сопротивление вертолета обычно выражается через площадь / эквивалентной вредной пластинки [c.312]

Реакция несущего винта с учетом аэроупругости может быть определена для заданного положения управления. Однако режим задается такими параметрами, как скорость и полетная масса, а не положением управления. Следовательно, дополнительно к анализу должен быть выполнен расчет балансировочных параметров, включающий итерационные вычисления положения управления для достижения равновесия сил и моментов на несущем винте или на вертолете. Если рассматривается только несущий винт, то три параметра управления, а именно общий шаг и коэффициенты циклического шага (продольный и поперечный) определяют значения балансировочных параметров, например тяги несущего винта и наклона плоскости концов лопастей (или тяги, пропульсивной и поперечной сил). Если рассматривается вертолет в целом, то для уравновешивания шести сил и моментов на вертолете необходимо задать шесть параметров управления общий шаг, продольный и поперечный циклические шаги, положение педалей управления и углы тангажа и крена фюзеляжа. Расчет балансировочных параметров заключается в сравнении текущих значений сил и моментов на вертолете с заданными и таком изменении управляющих параметров, чтобы заданные значения получились при следующем цикле. Эти шаги повторяются до тех пор, пока не будут получены значения сил и моментов в пределах допустимых отклонений от заданных значений. Для определения требуемых приращений параметров управления необходимо знать производные сил на вертолете по параметрам управления. Эти производные могут быть либо получены простым анализом, либо вычислены перед итерацией путем задания приращения параметров управления на определенную величину с последующим определением приращения сил. Последний способ особенно подходит для расчетов предельных режимов полета. Нахождение одного балансировочного параметра, например значения общего шага при [c.691]

Задача 138. Определить мощность, развиваемую двигателем теплохода, если при скорости 20 узлов сила полезного сопротивления воды и воздуха составляет где к = 0,5 кн-сек м . Пропульсивный [c.205]

Замечание о сопротивлении или пропульсивной (тянущей) силе. [c.347]

На крыле по бокам фюзеляжа были установлены два тянущих пропеллера, которые приводились от установленного в носу фюзеляжа двигателя и предназначались для создания пропульсивной силы в горизонтальном полете, а также для путевого управления и балансировки реактивного момента несущего винта на висении, взлете и посадке. Несущий винт имел конструкцию, аналогичную опробованной на ЦАГИ 5-ЭА. По взлетной массе ЦАГИ, 11-ЭА значительно превосходил все построенные до того времени вертолеты. [c.401]

Как уже отмечалось, на вертолете часть вертикальной тяги несущего винта используется для горизонтального перемещения, при этом создается, как говорят вертолетчики, пропульсивная сила. [c.114]

Конструкцию перспективных и легких двигателей внутреннего сгорания мощностью по 18,5 л.с., выходной частотой вращения 240 об/мин, ходом поршней 405 мм и диаметром цилиндров 177,5 мм В.П. Коновалов разрабатывал самостоятельно. Оба двигателя должны были иметь снизу поворотные выхлопы, посредством которых предполагалось получить пропульсивную силу и обеспечить путевое управление вертолетом. Регулирование подъемной силы обеспечивалось изменением частоты вращения двигателей. [c.54]

Н. Будкин. Проект, 1910. Гренадер 8-го Московского гренадерского полка Н. Будкин в 1910 г. прислал в ГИУ проект вертолета продольной схемы с крылом (рис. 65). Во избежание вредного влияния встречного потока воздуха и боковых порывов ветра несущие винты предлагалось окружить защитным кожухом. Под имеющими большой угол установки крыльями располагались боковые пропеллеры, которые должны были не только создавать пропульсивную силу, но и, обдувая крылья, увеличивать подъемную. [c.135]

Вертолет — это летательный аппарат, в котором для создания подъемной и пропульсивной сил, а также для управления используются вращающиеся крылья. На рис. 1.1—1.3 показаны наиболее распространенные типы вертолетов. Лопасти несущего винта вращаются вокруг вертикальной оси, ометая диск в горизонтальной или почти горизонтальной плоскости. Аэродинамические силы возникают вследствие движения крыла относительно воздуха. Вращающиеся крылья вертолета могут создавать эти силы даже тогда, когда скорость самого аппарата равна нулю. В этом отличие вертолета от летательного аппарата с фиксированными крыльями, который для того, чтобы держаться в воздухе, должен перемещаться. Таким образом, вертолет способен совершать вертикальный полет, включая вертикальные взлет и посадку. Эффективность вертикального полета — важнейшая характеристика несущего винта вертолета. [c.17]

Однако вертолет должен летать и горизонтально. Поэтому требуется средство для создания пропульсивной силы, преодолевающей сопротивление несущего винта и всего аппарата при полете вперед. Эта пропуЛьсивная сила создается, по крайней мере на малых скоростях полета, самим несущим винтом за счет наклона вперед вектора силы тяги. Кроме того, несущий винт может создавать силы и моменты, которые передаются аппарату и используются для управления его положением, высотой и скоростью полета. На самолете подъемную, пропульсив-ную и управляющие силы создают отдельные аэродинамические поверхности. На вертолете же все эти силы порождает несущий винт. [c.19]

У винтокрылого аппарата, называемого автожиром, авторотация является нормальным режимом работы несущего винта. На вертолете мощность передается непосредственно несущему винту, который создает как подъемную, так и пропульсивную силы. На автожире же мощность (крутящий момент) на несущий винт не поступает. Мощность и пропульсивную силу, требуемые для горизонтального полета, обеспечивает пропеллер или другой движитель. Следовательно, автожир по принципу действия похож на самолет, так как несущий винт играет роль крыла, создавая только подъемную силу, но не пропульсивную. Иногда для создания управляющих сил и моментов на автожире, как и на самолете, используют фиксированные аэродинамические поверхности, но лучше, если управление обеспечивает несущий винт. Несущий винт действует в значительной степени как крыло и характеризуется весьма большой величиной отношения подъемной силы к сопротивлению. Правда, аэродинамические характеристики несущего винта не столь хороши, как у крыла, зато он способен обеспечить подъемную силу и управление при гораздо меньших скоростях. Следовательно, автожир может летать со значительно меньшими скоростями, чем самолет. Однако без передачи мощности на несущий винт автожир не способен к насто.хщему висению или вертикальному полету. Так как аэродинамические характеристики автожира ненамного лучше характеристик самолета с малой удельной нагрузкой крыла, использование несущего винта на летательном аппарате обычно оправдано только тогда, когда необходимы вертикальные взлет и посадка аппарата. [c.25]

Висение, экономичное по затратам мощности, — основная характеристика вертолета, но она ничего не стоит, если плохи аэродинамические характеристики при полете вперед. В таком полете диск несущего Bnnta движется передней кромкой навстречу воздуху, оставаясь почти горизонтальным (небольшой наклон обеспечивает создание пропульсивной силы). Поэтому лопасть несущего винта обтекается потоком, скорость которого в плоскости диска складывается из составляющей скорости вертолета и из скорости, обусловленной собственным вращением лопасти. У наступающей лопасти при полете вперед скорость обтекания больше, у отступающей — меньше. Предположим, что угол атаки сечений лопасти постоянен. Тогда изменение скоростного напора в процессе работы винта приводит к тому, что подъемная сила наступающей лопасти становится больше, чем у отступающей, т. е. на винте возникает момент крена. Если не ликвидировать этот момент, вертолет будет крениться в сторону отступающей лопасти до тех пор, пока момент крена на винте не сбалансируется моментом силы тяжести, приложенной в центре масс вертолета. Но момент крена может быть столь большим, что такая балансировка окажется недостижимой. Именно этим на заре развития вертолетостроения было вызвано несколько аварий, которые происходили при попытках лететь вперед. Кроме того, моменту крена на несущем винте соответствует большой изгибающий момент в комлевой части каждой лопасти. Этот момент периодически изменяется (период равен 2n/Q),достигая максимального положительного значения на наступающей лопасти и минимального отрицательного значения на отступающей.. [c.154]

Особый случай винтокрылого аппарата с фиксираванной мощностью на валу — это автожир, у которого Р = 0. Поэтому пропульсивная сила, необходимая для преодоления сопротивления винта, определяется формулой D = — (Р/ + Ре)/У. Эту формулу можно представить через отношения сопротивления к под-емной силе [c.286]

Сила сопротивления винта D = Гкпв —Япв (по-прежнему считается, что Z) О в случае пропульсивной силы). Так как угол между силой тяги и плоскостью концо лопастей близок к прямому, имеем [c.286]

Общие затраты мощности на рулевой винт не зависят от сопротивления рулевого винта, которое лищь устанавливает распределение общих затрат мощности между несущим и рулевым винтами. Поэтому характеристики вертолета можно рассчитывать, пренебрегая сопротивлением или пропульсивной силой рулевого винта. В результате такого пренебрежения слегка изменится наклон диска несущего винта, найденный из условия равновесия сил в продольной плоскости, но зато не будет необходимости рассматривать маховое движение лопастей рулевого винта при расчете ориентации плоскости их концов. [c.287]

Максимальное значение (л, при котором полет вертолета возможен, зависит от ряда факторов. При увеличении (х ухудшается аэроупругая устойчивость, возрастают нагрузки на лопасть и систему управления из-за асимметрии обтекания, а аэродинамическая эффективность несущего винта и его способность создавать пропульсивную силу снижаются. Срыв потока на отсту- [c.305]

Вибрации вертолета с частотами, кратными NQ, вызваны высшими гармониками нагрузок на несущем винте. Источники этих нагрузок — след винта и эффекты срыва и сжимаемости на больших скоростях полета. На режиме висения вибрации вер-— толета невелики вследствие почти полной осевой симметрии его обтекания. Единственным возбудителем высокочастотных гармоник нагрузок является небольшая асимметрия, вносимая влиянием фюзеляжа и других винтов. На малых скоростях полета (при 0,1) обычно наблюдается резкое увеличение вибраций, обусловленное большой неравномерностью поля индуктивных скоростей. Аэродинамическое сопротивление вертолета на малых скоростях невелико, поэтому наклон ПКЛ также мал, и концевые вихри лопастей остаются вблизи диска винта. Характеристика режима полета все же достаточно велика, поэтому лопасти проходят вблизи концевых вихрей предшествующих лопастей. Такое взаимодействие вихрей и лопастей приводит к сильному росту высших гармоник аэродинамических нагрузок, которые передаются через втулку и создают вибрации. Вибрации вообще увеличиваются в случаях, когда вихревая система находится вблизи диска винта, например на режимах торможения или снижения. Для увеличения скорости полета ПКЛ наклоняется вперед, что создает пропульсивную силу при этом вихри уносятся потоком от диска винта, и вибрации, вызванные влиянием вихрей, уменьшаются. На больших скоростях полета вибрации вновь возрастают в основном в результате увеличения высших гармоник нагрузок, вызванного эффектами срыва и сжимаемости. Максимальная скорость полета вертолета часто ограничивается именно этими вибрациями. [c.638]

В работе [М.17] проведено сравнение влияний срыва на работу винта по данным расчетов и измерений. Расчеты велись по методике работы [G.57] при стационарных срывных характери-етиках профилей, причем использовались полученные в работе [М. 16] экспериментальные данные. Расчетные и экспериментальные границы срыва, определяемые по изменению крутящего момента, оказались почти параллельными, но расчетная граница соответствовала примерно на 10% меньшей подъемной силе (параметр Ст/о на 0,01 меньше в диапазоне jj, = 0,3- 0,4). Для режимов безотрывного обтекания винта расчетные значения силы тяги хорошо согласуются с экспериментальными, но полученная расчетом пропульсивная сила была больше, а крутящий момент — меньше экспериментальных данных. В качестве возможных причин того, что расчетная граница срыва проходит ниже экспериментальной, указывались радиальное течение, неравномерность скоростей протекания, нестационарность и упругие деформации лопастей. В работе [G.68] приведены таблицы и сетки расчетных характеристик винтов, включающие режимы грубокого вхождения в срыв. Расчеты проводились по методике - работ [G.62, G.63] с использованием стационарных срывных характеристик профилей. Охвачен диапазон режимов J.I = 0,1-Н 0,5. Исследовался шарнирный винт с лопастями прямоугольной формы в плане и круткой —8°. [c.807]

Замечательно, что первые высказывания древних философов иа этот счет относятся к движению тел, а не к равновесию их. Сравнительная медленность движений, наблюдавшихся в то время, при полном отсутствии правильных представлений об инертности тел и движении по инерции (материя косна, всякое движение поддерживается силой и прекращается после ее исчезновения), не позволили древним обнаружить основное гидроаэродинамическое явление — сопротивление воды и воздуха движущимся в них телам. Наоборот, практика использования ветра для приведения в движение парусных кораблей, точно 1ак же как и применение весел для той же цели в безветрие, наталкивали наблюдателя на мысль о движущей роли воздуха и воды. Не удивителыш поэтому, что в известном трактате Физика великого античного философа Аристотеля (384—322 гг. до н. н. э.), где можно найти первые в истории науки следы аэродинамических идей, выска- >.ывается утверждение о пропульсивном, как мы сейчас говорим, т. е. двигательном действии воздуха на метательный снаряд. По воззрениям того времени снаряд не мог двигаться сам, без непрерывного приложения к нему силы. Аристотель находит источник этой силы в действии на снаряд воздуха, смыкающегося за снарядом и толкающего его вперед. Вместе с тем Аристотель ничего не говорит о направленном против движения действии воздуха на лобовую часть — сопротивлении снаряда. Пройдет много веков и Ньютон создаст теорию сопротивления, основанную на ударном действии частиц воздуха на лобовую часть обтекаемого тела, но при этом не будет учитывать указанную Аристотелем силу, действующую на кормовую часть тела, и только в середине XVIII в. Даламбер соединит эти две силы и придет к поразившему в свое время умы парадоксу об отсутствии сопротивления в идеальной жидкости. В свете этого исторического факта можно правильно оценить глубину идей Аристотеля, как бы они ни казались нам в настоящее время односторонними и далекими от действительности. [c.18]

Описанием разработки П.Д. Кузьминским в 80 — 90 гг. вертолета русолета завершается описание первых российских исследований по проблемам винтокрылых летательных аппаратов. Героическая эпопея этого изобретателя явилась самой серьезной попыткой построить в XIX в, вертолет. Несмотря на многочисленные ошибки и недоработки (нерациональная форма несущих винтов, сложная конструкция двигателя, неясное объяснение способа получения пропульсивной силы, отсутствие прочностных и аэродинамических расчетов всего аппарата), многолетняя деятельность энтузиаста винтокрылой техники П.Д, Кузьминского вызывает несомненное уважение. Сподвижник и товарищ А.Ф, Можайского, он внес важный вклад в пропаганду авиации в России. Однако уровень знаний изобретателя, попытки решить сложнейшие проблемы полета, используя несущий винт, были характерны для так называемого периода донаучной деятельности энтузиастов авиации. Поэтому, несмотря на то что деятельность Кузьминского продолжалась и в 90-е гг. XIX в., мы относим его к предшествующему периоду истории вертолетостроения, который он достойно завершил. [c.39]

Д. Чумаков правильно отметил, что на летательный аппарат в полете действуют следующие силы подъемная, пропульсивная, тяжести и сопротивления. Основываясь на хороших знаниях теоретической механики и собственных представлениях об особенностях полета будущего винтокрылого аппарата, автор рассмотрел характер его движения при различных условиях действия упомянутых сил и попытался дать рекомендации по их балансировке для обеспечения полета на установившихся режимах. Он указал ряд причин возможной разбалан-сировки вертолета несовпадение точек приложения внешних сил, не-идентичность несущих винтов, гироскопические моменты вращающихся частей, ошибки пилота, зависимость действующих на аппарат сил от режима полета, непостоянное положение центра тяжести, влияние ветра — и сделал вывод необходимости установки органов управления для балансировки сил и моментов относительно всех трех осей. Как основное средство продольно-поперечного управления предлагалось смещение центра тяжести перемещением тела летчика, а вспомогательное — аэродинамические рули и тормозные поверхности. Чумаков резонно заметил, что рули эффективны только при полете с поступательной скоростью, рекомендовав для безопасности осуществлять первые подъемы в воздух на канатах привязи. В заключение он предло- [c.68]

Яблонев с целью взаимоуравновешивания реактивных моментов винтов предполагал использовать их только вращающимися попарно в противоположные стороны. Для устранения взаимовлияния управлений он рекомендовал использовать отдельно одни винты для создания подъемной силы и другие — для пропульсивной, а сами винты размещать в кольцевых каналах. Кроме того, кольцевые каналы в соответствии с представлениями того времени должны были повысить тягу [c.72]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...