Теория винта вихревая

В работах одного из ближайших учеников Н. Е. Жуковского— проф. В. П. Ветчинкина вихревая теория винта получила дальнейшее развитие. Он применил к теории винтов вихревую схему теории крыла конечного размаха с переменной вдоль лопасти циркуляцией и дал новые методы расчета винта. [c.20]

Жуковский создал вихревую теорию гребного винта. На основе этой теории были построены винты Жуковского — винты НЕЖ . Разработка теории винта является одной из широкого круга задач в области аэродинамики и авиации, которой занимался Жуковский. В поле зрения Жуковского были все основные вопросы, выдвигавшиеся быстро развивающейся авиацией, а также вопросы, перспективность развития которых он предвидел. [c.274]

Присоединенным вихрям, циркуляции которых определяют подъемную силу крыла конечного размаха, соответствуют свободные вихри, сходящие с крыла и образующие его след. Нагрузка лопасти наиболее сильно изменяется в ее концевой части. Поэтому завихренность в следе несущего винта концентрируется в спиралеобразные концевые вихри, расположенные под винтом. В отличие от крыла лопасть проходит очень близко от собственного следа и от следов предшествующих лопастей. Близость следа оказывает значительное влияние на распределения индуктивных скоростей и нагрузки лопасти. Вихревая теория представляет собой исследование работы несущего винта, в котором на основе законов гидродинамики, определяющих движение и воздействие завихренности (формула Био — Савара, теоремы Кельвина и Гельмгольца), рассчитывается индуцируемое следом винта поле скоростей и, в частности, распределение индуктивных скоростей по диску винта. В простейшем варианте вихревой теории использована схема активного диска. Это означает, что не учитывается дискретность самого винта и его следа, связанная с конечным числом лопастей, а завихренность непрерывно распределяется по пространству, занятому следом. При этих условиях задача может быть решена аналитически, по крайней мере для вертикального полета ). Если рассматривать ту же схему течения, что и в импульсной теории, то вихревая теория должна, конечно, дать такие же результаты. Однако вихревая теория лучше, чем импульсная, пригодна для обобщений схемы течения (например, учета неравномерности нагрузки на диск), так как она связана с рассмотрением местных, а не обобщенных характеристик. [c.83]

ВИХРЕВАЯ ТЕОРИЯ ВИНТА ПРИ ПОЛЕТЕ ВПЕРЕД [c.140]

Классическая вихревая теория винта для режима полета вперед основана на схеме активного диска, в которой завихренность распределена непрерывно по следу, а не концентрируется в дискретные вихри. При этом нагрузку часто предполагают распределенной равномерно, так что след сводится к вихревому слою на поверхности цилиндра, ограничивающего след, и к корневому вихрю. Эти два предположения дают простейшую схему следа, но математическая задача о расчете скоростей, индуцируемых скошенным вихревым цилиндром, не столь проста, как в случае висения (когда вихревой цилиндр прямой). [c.141]

В классической вихревой теории винта получены различные выражения параметров kx и fej,, определяющих изменение индуктивной скорости по диску при полете вперед. В работе [С.78] предложена формула [c.146]

Теория элемента лопасти основана на предположении, что каждое сечение лопасти работает как профиль в двумерном потоке, а влияние следа несущего винта полностью учтено величиной индуктивной скорости в этом сечении. Тогда, зная движение лопасти и условия обтекания данного сечения, можно использовать профильные характеристики для расчета нагрузок каждого сечения. Индуктивную скорость можно найти различными способами по импульсной теории, по вихревой теории или путем расчета неравномерного распределения скоростей протекания численными методами. Для применения рассматриваемой теории удлинение лопастей должно быть большим, что как раз и характерно для винтокрылых аппаратов. Однако вблизи конца лопасти или в тех областях, где вследствие взаимодействия лопасти с вихрем велики градиенты индуктивной скорости, для уточнения результатов следует применять теорию несущей поверхности. [c.171]

Для упрощения математической трактовки задачи принимаются следующие два допущения. Во-первых, используется модель активного диска, так что распределение вихрей в следе является непрерывным. Во-вторых, рассмотрены лишь режимы висения и вертикального полета, для которых вихревой след осесимметричен. Такое исследование позволяет распространить классические результаты вихревой теории винта на случай нестационарных нагрузок и получить приближенное выражение функции уменьшения подъемной силы для вращающегося винта. [c.470]

Интересно, что возмущение скорости протекания, полученное при гармонических изменениях нагрузки, вдвое превосходит эту величину (т. е. ЬХ — ЬСт/9-Xq). Различие объясняется влиянием поперечных вихрей. Вывод в разд. 10.6.3 соответствующих формул показывает, что при гармонических нагрузках (в частности, обусловленной моментами первой гармоники) одна часть возмущения индуктивной скорости создается поперечными, а другая — продольными вихрями. Наличие у винта постоянной силы тяги приводит к образованию в основном продольных вихрей (концевых вихревых жгутов), что влияет на индукцию вдвое слабее, чем возникающие на втулке моменты. Воспользовавшись известным результатом стационарной импульсной теории винта при полете вперед (разд. 4.1.1) [c.476]

Юрьев Б. Н., Вихревая теория винтов. — Изд. ВВИА, 1947. [c.1021]

В этих мемуарах Н.Е. Жуковского и в ряде работ В.Н. Ветчинкина вихревая теория винта разработана настолько, что она может быть положена в основу проектирования винтов (винты марки НЕЖ ) самолетов и вентиляторов. Однако необходимо признать, что гидродинамическая вихревая теория винтов егце во многих отногаениях представляет много неясного и требует егце значительных усилий, чтобы быть доведенной хотя бы до той законченности, которую имеют современные теории крыла в плоскопараллельном потоке и крыла конечного размаха. [c.175]

Итак, Марат Ильгамов твердо решил поступить в аспирантуру. В это время любой импульс, любое движение внешних обстоятельств могли определить будущие его научные интересы прочность, динамика конструкций, газовая динамика... Во всех этих направлениях в конце пятидесятых -начале шестидесятых годов велись интенсивные исследования и практические испытания. К примеру, в теории крьша продолжалось изучение обтекания профилей и решеток, решались задачи об ударе тела о воду и о глиссировании. Получила развитие вихревая теория винта. Достигнуты большие успехи в теории струй (обтекание криволинейных препятствий, обтекание с возвратной струей), разработана теория уединенной волны. Самостоятельный раздел газовой [c.37]

Дело в том, что вихревая теория винта дала возможность рассмотреть картину, которая происходит при работе гребного винта не только в целом. [c.269]

Только путем исследования и учета вихрей, сбегающих с лопастей компрессора или турбины, путем, указанным Н. Е. Жуковским в его вихревой теории винта, можно правильно определить поток газа около лопастей и силу между лопастями и газом. Вихревая теория писалась в 1912 1918 гг. и состоит из четырех статей. [c.357]

Авиация обтекание тел газом при дозвуковых и сверхзвуковых скоростях, управление пограничным слоем, теория винта и крыла конечного размаха, устойчивость полета, движение газов в соплах и турбинах авиадвигателей, нагрев и излучение поверхностей обтекаемых газом тел, деформация конструкций в потоке и ее воздействие на обтекаемый поток, вихревая неустойчивость и явление флаттера. [c.27]

Примерно в то же время Н. Е. Жуковский создал вихревую теорию винта, содержащую как частный случай вихревую теорию крыла конечного размаха. В связи с тем, что ни Чаплыгин, ни Жуковский не выпустили специальных публикаций по теории крыла конечного размаха, это дало возможность зарубежным ученым считать приоритет создания теории крыла конечного размаха принадлежащим немецкому аэродинамику проф. Л. Прандтлю, опубликовавшему свою теорию в 1918 г. [c.18]

Т. к. внутри жидкости вихри не могут заканчиваться, то в случае крыла конечного размаха П. в. продолжаются в окружающую среду в виде свободных вихрей (рис.). Знание вихревой системы крыла позволяет вычислить действующие на него аэродинамич. силы. В частности, от взаимодействия присоединенных и свободных вихрей крыла возникает индуктивное сопротивление крыла. Идея П. в. была применена Жуковским также в теории винта гребного. [c.203]

Основные летные качества самолетов с винтомоторной группой, естественно, в значительной степени зависели также от совершенства движителя — воздушного винта. Выше уже отмечалось, что основы вихревой теории винта были заложены Н. Е. Жуковским в 1912 — 1918 гг. далее В. П. Ветчинкин применил теорию Н. Е. Жуковского на [c.288]

До 1910 г. ученые считали, что сопротивление крыла самолета образуется только в результате разности давлений перед К)рылом и за ним, а также в результате трения. Но С. А. Чаплыгин, исследуя условия обтекания крыла, установил, что сопротивление крыла зависит и от разности давлений под крылом и над крылом, т. е. и от подъемной силы. В этот же период Н. Е. Жуковский разработал вихревую теорию винта. Н. Е. Жуковский и С. А. Чаплыгин показали, что при наличии подъемной силы на крыле образуются так называемые вихревые усы, создающие дополнительное сопротивление. [c.52]

Параллельно с проектированием и постройкой вертолетов в России продолжались экспериментальные и теоретические исследования несущих винтов в Кучинском аэродинамическом институте, лабораториях Московского университета и технического училища, в Учебном воздухоплавательном парке. Экспериментальные исследования несущих винтов начались в лабораториях Петербургского и Киевского политехнических институтов, а также в лаборатории Петербургского института инженеров путей сообщения. Некоторые изобретатели проводили испытания винтов на самодельных стендах. Огромное значение как для отечественного, так и мирового вертолетостроения имело создание Н.Е. Жуковским вихревой теории, а Г.Х. Сабининым и Б.Н. Юрьевым импульсной теории винтов. Использование теорий позволило достаточно точно определять рациональные параметры несущих винтов на осевых режимах работы. Принципиально важное значение имели результаты отечественных исследований режима авторотации винтов. [c.93]

В 1910—1911 гг. ученики Жуковского Г. X. Сабинин и Б. Н. Юрьев развили теорию винта, предложенную Джевецким, и разработали методику расчета, хорошо оправдавшуюся на практике. В период 1912—1918 гг. Жуковский выполнил серию работ но вихревой теории гребного винта [46], доведенной им и его учеником В. П. Ветчинкиным до практических приложений. Значение этой теории состоит в том, что едиными зависимостями охвачены все разновидности винтов пропеллер, геликоптерный винт, лопасти турбин, ветряного двигателя и вентилятора. [c.288]

Вихревым диском по аналогин с вихревой теорией винта называют систему присоединенных вихрей, расположенных на поверхности вращения [c.304]

Предлагаемая вниманию читателей монография известного американского специалиста по вертолетам представляет собой наиболее полное на сегодняшний день изложение теории вертолета, включающее целую иерархию математических моделей аэродинамики, динамики, аэроупругости, управляемости и устойчивости движения вертолета. При изложении аэродинамики несущего винта много места отведено классическим схемам импульсной теории винта. Рассмотрены модели вихревой теории, которые допускают аналитическое решение, хотя бы приближенное. Впервые так полно излагаются теория обтекания лопасти нестационарным потоком с учетом повторного влияния вихревого следа и методы расчета шума, создаваемого вертолетом. Вопросы динамики лопастей несущего винта рассмотрены в книге весьма подробно вгОють до использования наиболее сложного представления движения дифференциальными уравнениями с периодическими коэффициентами. При исследовании динамики несущего винта и вертолета в целом автор, отступая от традиционной формы изложения, широко пользуется весьма уместным здесь математическим аппаратом теории автоматического управления. [c.5]

Общая теория воздушного винта была разработана в начале 1920-х годов на базе вихревой теории и прандтлевской теории крыла. Путем введения в расчет индуктивных скоростей, определяемых вихревой теорией, были найдены аэродинамические параметры потока на диске несущего винта. В качестве характеристик профилей в таких расчетах использовались характеристики крыла бесконечного размаха. В более поздних работах было доказано, что при одинаковой схематизации несущего винта импульсная и вихревая теории действительно дают одинаковые результаты. Поэтому в теорию элемента лопасти теперь обычно вводят индуктивные скорости, получаемые по импульсной теории. Однако на ранней стадии разработки теории несущего винта вихревые концепции Прандтля произвели столь сильное впечатление, что вихревая теория полностью вытес-. нила импульсную. Последняя не смогла объяснить распределение индуктивных скоростей по диску несущего винта, которое требовалось для завершения разработки теории элемента лопасти. В результате вихревую теорию стали считать более надежной и логичной основой для исследования работы как крыльев, так и лопастей. [c.62]

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]

Дриз [D.73] разработал дисковую теорию винта, у которого циркуляция присоединенных вихрей описывается формулой Г = Го—risinijj, т. е. постоянна по радиусу и переменна по азимуту. В этом случае продольные свободные вихри образуют вихревой слой на поверхности цилиндра, целиком заполненного внутри поперечными свободными вихрями. Поскольку безразмерная скорость потока, обтекающего. сечения лопасти, равна г + л sin г 5, подъемная сила всей лопасти определяется интегралом [c.142]

Уилмер [W.99] разработал лопастную вихревую теорию винта на висении и при полете вперед. Дискретные спиральные вихревые пелены, сходящие с лопастей, в этой теории представлены прямоугольными пеленами, соответствующим образом ориентированными и размещенными под лопастями. В случае прямоугольных пелен можно получить замкнутые выражения для индуктивной скорости. [c.144]

Нестационарная теория винта, по существу совпадающая с теорией Лоуи для однолопастного винта, изложена в работе [J.65]. В работе [Т.47] рассмотрен предельный критический случай нулевого расстояния между вихревыми поверхностями (/г = 0). Таблицы функции Лоуи даны в работе [Р.63]. [c.466]

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]

В другой важной области прикладной аэродинамики, в теории винтов, за ис-текгаие годы мы также имеем ряд сочинений. Около 1920 г. были закончены фундаментальные работы Н.Е. Жуковского по теории винтов появлением в 1920 г. его четвертого мемуара по вихревой теории винтов. Об этих работах в дальнейгаем мы скажем более подробно. Но работы Н.Е. Жуковского привлекли к этой важнейгаей области внимание ряда его учеников (В.Н. Ветчинкина, Б.Н. Юрьева, Г.Х. Сабинина), которым и принадлежит ряд работ в этой области. Из работ, носящих характер учебника, по теории винтов за истекгаее время напечатаны следующие. [c.128]

Во второй половине XIX в. появилось учение о вихреном двин<с-нии жидкости, создателем которого справедливо считают Гельмгольца, указавшего в 1858 г. основные свойства вихрей в идеальной жидкости. Само понятие вихря и его интерпретация, как угловой скорости вращения жидкого элемента в целом, были даны раньше Коши в 1815 г. и Стоксом в 1847 г. возможность движения без потенциала скоростей была указана Эйлером еще в 1775 г. Теория вихрей имеет обширную литературу, в которой тесно переплетаются вопросы гидродинамики с аналогиями в области электричества и магнетизма. Магнитные линии вокруг электрического проводника эквивалентны линиям тока вокруг вихревой нити (теорема Био — Савара служит основой как для расчета движения жидкости вокруг вихревых линий, так и для расчета магнитного поля вокруг электрического тока). Теория вихрей сыграла большую роль в развитии динамики атмосферы, теории крыла самолета, теории пропеллера и корабельного винта и др. Об этих приложениях, получивших особенное развитие в работах русских ученых (Н. Е. Жуковского — по вихревой теории винта и А. А. Фридмана — по вихрям в атмосфере), будет упомяпуто в следующем параграфе. [c.26]

Известно, что еще в 1910 г. С. А. Чаплыгин пришел к вполне законченным общим представлениям о вихревой системе крыла конечного размаха, а в 1913 г. ему удалось преодолеть математические трз дности и дать основные формулы подъемной силы и индуктивного сопротивления. Примерно в то же время (начиная с 1912 г.) Н. Е. Жуковский создал свою вихревую теорию винта, содержавшую как частный случай вихревую теорию крыла конечного размаха. Однако ни Чаплыгин, ни Жуковский не выпустили специальных публикаций по теории крыла конечного размаха это дало возможность зарубежным ученым приписать приоритет создания общей теории крыла конечного размаха немецкому аэродинамику Л. Прандтлю, опубликовавшему свою теорию значительно позднее. [c.33]

Одной из весьма важных частей аэромеханики является теория крыла и винта самолета. Основы этой теории были заложены Н. Е. Жуковским и С. А. Чаплыгиным. Последний в своей работе О газовых струях показал, что характер этой задачи аналогичен характеру задачи о движении жидкости и что для практических целей можно рассматривать воздух как несжимаемую жидкость. Дальнейшее развитие вихревой теории винтов принадлежит В. П. Вет-чинкину, М. В. Келдышу и др. Теорию профилей крыльев применительно к требованиям авиации разработали В. В. Голубев, Н. Е. Кочин и др. [c.14]

Теория решеток возникла из работ Н. Е. Жуковского и С. А. Чаплыгина, в которых исследовалось действие турбин, воздушных винтов и разрезных крыльев. Сначала рассматривались и излагались, главным образом в работах по аэродинамике, некоторые простые задачи плоского движения невязкой несжимаемой жидкости, обобш ающие такие же задачи теории крыла. Одновременно и независимо от теории аэродинамических решеток развивалась гидравлическая (одномерная) теория турбин, начало которой было положено еще Л. Эйлером в 1754 г., причем возникали и разрешались отдельные задачи теории решеток, а также вихревых течений, близкие к задачам теории винта. В сороковых годах в связи с появлением, исследованиями и разработкой авиационных газотурбинных двигателей началось интенсивное развитие теории решеток как базы современной теории компрессоров и турбин. Основные результаты были получены школой Н. Е. Жуковского и С. А. Чаплыгина и связаны с Московским университетом, Центральным аэро-гидродинамическим институтом и Центральным институтом авиационного моторостроения (здесь следует еще упомянуть работы в области гидравлических и паровых турбин Ленинградского политехнического и Московского энергетического институтов, а также Центрального котлотурбинного института). На этом основном этапе развития теории гидродинамической решеткой стали называть любую находящуюся в потоке жидкости или газа кольцевую систему неподвижных или вращающихся лопастей турбомашины (гидравлической, паровой или газовой турбины, вентилятора, лопаточного компрессора или насоса). Определенная таким образом пространственная решетка включает, как различные частные случаи, одиночное крыло в безграничной жидкости, вблизи поверхности воды или земли биплан и полиплан гребной и воздушный винт плоскую и прямую решетки плоские, осесимметрдчные и пространственные трубы, каналы и сопла — фактически почти все объекты исследования прикладной гидрогазодинамики. С теоретической точки зрения задачи обтекания решеток представляют собой нетривиальное [c.103]

Интересные статьи, касающиеся работы винтов, были опубликованы Д.П. Рябушинским в 1912 г.. в четвертом бюллетене Кучинского аэродинамического института. К их числу относится Заметка о воздушных винтах . В статье Исследования по винтам Д.П. Рябушинский, основываясь на фотографиях О. Фламма и результатах собственных исследований, попытался представить вихревой характер возникновения подьемной силы на несущем винте (рис. 47). Он привел в целом правильную картину вихревой системы, соответствующей несущему винту, но изобразил несуществующий вихрь, идущий вверх от винта. Развить свою работу в вихревую теорию винта Д.П. Рябушинскому не удалось. В его работах второго десятилетия XX в. чувствуется ослабление интереса к вертолетной тематике. Рябушинский предпочел углубиться в развитие экспериментальной аэродинамики, создав разнообразные приборы и стенды. Значителен его вклад в разра- тку общей теории подобия. В годы первой мировой войны ученый занялся разработкой ракетного оружия. Вклад, внесенный Д.П. Рябушинским в исследование аэродинамики и динамики полета винтокрылой техники, позволяет считать его вместе с Н.Е. Жуковским основоположником отечественной вертолетной теории, впрочем, как и всей экспериментальной аэродинамики в целом. Результаты эксперимен- [c.100]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...