Лопасть винта, действующие на нее нагрузки

Выполненные исследования периодичности усилий при работе гребных винтов показывают, что винты с четным числом лопастей г дают в основном пульсацию крутящего момента и продольной силы. При нечетном же z наибольшую неравномерность имеет изгибающий момент, действующий от винта на валопровод в вертикальной плоскости, а крутящий момент примерно вдвое меньше, чем при четных г. Увеличение г (например, с 4 до 6) приводит к уменьшению пульсаций, так как уменьшается удельная нагрузка на каждую из лопастей винта. [c.277]

Нагрузки при стоянке вертолета. Изгибающие нагрузки на лопасти несущего винта действуют н при стоянке вертолета. Эти нагрузки возникают при порывах ветра, если лопасти не застопорены. [c.109]

Рассмотрим случай работы винта при полете по вертикали, полагая, что аэродинамические нагрузки по-прежнему стационарны. При этом подсчитанное по вертикальной скорости число Мах-а М = ]/с съъ = ксМ невелико. Будем считать, что наблюдатель тоже движется со скоростью полета. Как и ранее, действие лопастей винта на воздух сводится к действию распределенных по диску винта сил, но теперь необходимо использовать решение для излучения диполя, движущегося с постоянной [c.843]

Навигационно-вычислительные устройства 378 Нагрев аэродинамический 32 Нагрузка, действующая на лопасти несущего винта 105 Нагрузки опасные 13 Надежность авиационной техники 248—255 [c.415]

Основные данные длина 17,5 м размах крыла по концам лопастей винтов 26,9 м высота при двигателях, установленных вертикально вверх, 6,2 м масса пустого аппарата 13 800 кг максимальная взлетная масса при вертикальном взлете 21 550 кг максимальная взлетная масса при укороченном разбеге 27 500 кг максимальная скорость в самолетном режиме 550 км/ч максимальная скорость в вертолетном режиме 185 км/ч скорость полета вбок или назад в вертолетном режиме 55 км/ч скорость перехода на самолетный режим 370 км/ч боевой радиус действия с 12 десантниками 960 км перегоночная дальность с дополнительными топливными баками 3900 км максимальная нагрузка на внешней подвеске 6800 кг. [c.229]

Эффект воздействия внешних сил на лопасть в значительной мере определяется соотношением частот действующей нагрузки (гармоник аэродинамической силы) и собственных ее частот. Лопасть совершает изгибные колебания как балка, однако дополнительно на нее воздействует центробежная сила, которая по своему характеру является восстанавливающей — растягивая лопасть, она стремится вернуть ее в неизогнутое состояние.. Поэтому ее эффект равносилен увеличению жесткости тела, т. е. сводится к повышению собственных частот изгибных колебаний. Для наглядного представления строят резонансные диаграммы (рис. 7.30). На них наносят значения собственных частот /с/ в зависимости от частоты вращения винта. Эти кривые на графике рис. 7.30 отмечены римскими цифрами I, П, III. С увеличением частоты вращения винта п частоты собственных изгибных колебаний, как было указано, возрастают. На график наносят также прямые, описываемые уравнением т = 1п. Это частоты гармоник внешней нагрузки. Так, при i=I /в/ = л — частота первой гармоники нагрузки, изменяющейся по синусоиде I раз за оборот. При =2 /в2 = 2л представляет собой частоту второй гармоники (нагрузки, изменяющейся 2 раза за оборот винта) и т. д. Точки пересечения кривых /с/ = Фс(л) и /вг=<рв(л) соответствуют совпадению одной из собственных частот с частотой одной из [c.115]

В теории элемента лопасти вычисляют силы, которые действуют на лопасть при ее движении в воздухе, а по ним рассчитывают силы и аэродинамические характеристики всего несущего винта. Теория элемента лопасти — это, по существу, теория несущей линии, примененная к вращающемуся крылу. Предполагается, что каждое сечение лопасти работает как профиль в двумерном потоке, а влияние следа и остальной части винта полностью учтено в индуктивном угле атаки сечения. Следовательно, для решения задачи нужно рассчитать индуцируемые следом скорости на диске винта. Это можно сделать с помощью импульсной теории, вихревой теории или численными методами, учитывая неравномерность поля скоростей протекания. Теория несущей линии основана на предположении, что крыло имеет большое удлинение. Удлинение к лопасти несущего винта связано с коэффициентом заполнения и числом лопастей соотношением % = R/ = N/п)а. Для вертолетных несущих винтов с их малой нагрузкой на диск предположение о большом удлинении обычно справедливо. Однако даже при большом геометрическом удлинении могут существовать области, в которых велики градиенты нагрузки или индуктивной скорости, вследствие чего эффективное аэродинамическое удлинение может оказаться малым. Для несущего винта примерами таких областей с большими градиентами являются концевая часть лопасти и то место на ней, вблизи которого проходит вихрь, сбегающий с предшествующей лопасти. [c.59]

Для вертолета на режиме висения характерно значение % 0,07, Это дает h/b 3-Н4, что соответствует значению С 0,5. Таким образом, уменьшение нестационарных нагрузок вследствие повторного влияния пелены оказывается большим, что серьезно влияет на нагрузки, управление лопастями и их устойчивость в критических условиях (при малых скоростях протекания и колебаниях по гармоникам с частотой, кратной частоте вращения винта). Уменьшение циркуляционной подъемной силы снижает реакцию винта на изменение общего шага и на циклический шаг. Оно уменьшает также демпфирование махового движения лопасти и ее изгибных колебаний в плоскости взмаха по различным формам, что приводит к увеличению этих колебаний под действием периодических нагрузок. Если ось лопасти не проходит через фокусы сечений, то повторное влияние пелены [c.465]

Рассмотрим теперь случай работы винта при полете вперед,, полагая, что на лопасти действуют периодические нагрузки. При сосредоточении нагрузки в одной точке по хорде распределение нормальных к диску винта сил давления может быть описано такой же, как и в случае постоянной нагрузки, формулой [c.849]

Хлопки лопастей представляют собой импульсные возмущения звукового давления, происходящие с частотой прохождения лопастей NQ. Воспринимаемый как звуки периодических ударов, такой шум доминирует над всеми остальными источниками шума и ощущается как весьма неприятный. Хлопки лопастей повышают общий уровень шума вследствие увеличения его спектра в широком диапазоне высоких частот, а импульсный характер хлопков усиливает беспокоящее действие шума. Хлопки лопастей можно рассматривать как предельный случай шума вращения, что обнаруживают зависимости звукового давления от времени, демонстрирующие резкие импульсы. Причиной хлопков лопастей может быть любое аэродинамическое явление, при котором происходят быстрые изменения нагрузки на лопасти, такие, как влияние сжимаемости и толщины конца лопасти, пересечение лопастями вихрей следа, а возможно, и срыв потока на лопасти. Возникновение хлопков лопастей зависит от конструктивных параметров и режима работы винта. При больших концевых скоростях или больших скоростях полета основными причинами хлопков являются, по-видимому, сжимаемость воздуха и влияние толщины лопасти. В тех случаях, когда лопасти подходят близко к вихревым следам своего или соседнего винта, важной причиной хлопков лопастей становится взаимодействие их с вихрями. [c.865]

Докритические винты имеют большие преимущества по сравнению с другими типами винтов. Значительное удаление собственной частоты от гармоник возбуждения (особенно от 2-й) снижают нагрузки в плоскости вращения на порядок по сравнению с винтами повышенной жесткости. В области первых трех гармоник остаются, как и у НВ, только частоты шарнирного тона в плоскости взмаха. Нагрузки на лопасть таких винтов наиболее низки, их можно сравнить с нагрузками на лопасть НВ, что позволяет создать самые легкие лопасти по сравнению с другими типами РВ. Снижение массы лопасти приводит к уменьшению центробежной силы, действующей на втулку винта, и является необходимым условием для облегчения РВ. [c.108]

Нагрузки, действующие на лопасти несущего винта [c.105]

При статических испытаниях элементы вертолета с помощью специальных приспособлений нагружаются и доводятся до разрушения. Если фактические разрушающие нагрузки равны или немного больше расчетных, статическая прочность конструкции считается достаточной. На статическую прочность могут проверяться элементы, испытывающие и переменные нагрузки. Так, например, проверяется прочность лопастей несущего винта на изгиб под действием собственного веса. [c.119]

Согласно физическим представлениям, концевой вихрь должен образовываться на конце гидропрофиля вследствие закручивания течения относительно задней кромки под действием разности давлений на обеих сторонах лопасти. Однако из этого не следует, что во всех точках минимального давления будет развиваться именно вихревая кавитация. Вихревая кавитация развивается только в том случае, если минимальное давление в вихре падает ниже давления насыщенного пара. Кавитация в зазоре между концом лопасти и корпусом в осевых насосах и турбинах возникает по тем же основным причинам, что и концевые вихри на открытых винтах. Однако в гидравлических машинах нагрузка на лопасть велика и практически приложена к ее концу. Поэтому скорость потока в зазоре часто достаточно высока и вихревая кавитация не развивается. [c.623]

Главная трудность в осуществлении ВИШ объясняется значительной величиной усилий, приложенных к лопасти. При работе винта на лопасть действуют следующие нагрузки (фиг. 115, <3, б, б и г) [c.530]

Чаще всего на вертолетах применяется необратимая схема включения гидроусилителей. При этом нагрузки с лопастей несущих винтов полностью воспринимаются гидроусилителями и не передаются на ручку летчика. Бустерные системы для надежности дублируются. У гидроусилителей на линии подачи давления устанавливаются обратные клапаны, исключающие просадку гидроусилителей. Основное назначение этих клапанов — фиксация выходных штоков гидроусилителей в момент перехода с основной гидросистемы на дублирующую. Без обратных клапанов вследствие падения рабочего давления в гидроусилителе при переключении систем может произойти недопустимое произвольное перемещение выходных штоков под действием внешней нагрузки. [c.166]

Гидродинамическая несбалансированность гребного винта вызывается различиями в форме и размерах отдельных его лопастей и, следовательно, в величине профильного сопротивления лопастей и развиваемого ими упора. Вследствие этих различий на гребной винт действуют неуравновешенные гидродинамическая сила и момент, векторы которых перпендикулярны оси гребного вала. Вращаясь вместе с валом, эти сила и момент, передающиеся через подшипники на корпус, создают периодическую нагрузку, изменяющуюся с частотой, соответствующей частоте вращения гребного внита. К вибрационной нагрузке такой же частоты приводят также неточности, допускаемые при изготовлении гребного вала. [c.435]

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]

ТОГО, при полете вперед периодически изменяются с периодом 2n/Q. Это создает серьезную проблему для конструкторов необходимо каким-то способом уменьшить изгибающие моменты в комлевых частях и снизить напряжения в лопастях до допустимого уровня. Если лопасти жесткие, как у пропеллера, то все аэродинамические нагрузки воспринимает конструкция. У гибких же лопастей под действием аэродинамических сил возникают значительные изгибные колебания, в результате которых аэродинамические силы могут изменяться так, что нагрузка лопастей существенно снизится. Таким образом, при полете вперед азимутальное изменение подъемной силы лопасти вызывает ее периодическое движение с периодом 2n/Q в плоскости, нормальной к плоскости диска (плоскости взмаха). Это движение называют маховым. С учетом инерционных и аэродинамических сил, обусловленных маховым движением, результирующие нагрузки лопасти в комлевой части и момент крена, передающийся на фюзеляж, существенно уменьшаются. Обычно для снижения нагрузок втулки несущих винтов снабжают горизонтальными шарнирами (ГШ). При маховом движении лопасть поворачивается вокруг оси ГШ как твердое тело (см. рис. 1.4). Так как на оси ГШ момент равен нулю, на фюзеляж он вообще не может передаться (если относ оси ГШ от оси вращения равен нулю), а изгибающие моменты в комлевой части лопасти должны быть малы. Несущий винт, у которого имеются горизонтальные шарниры, называют шарнирным винтом. В последнее время на вертолетах с успехом применяют несущие винты, не имеющие ГШ и называемые беешарнирными. При использовании высококачественных современных материалов комлевую часть лопасти можно сделать прочной и в то же время достаточно гибкой, чтобы обеспечить маховое движение, которое снимает большую часть нагрузок в комле лопасти. Вследствие значительных центробежных сил, действующих на лопасти, маховые движения у шарнирных и бесшарнирных винтов весьма сходны. Естественно, нагрузка комлевой части лопасти у бесшарнирных винтов выше, чем у шарнирных, а увеличение момента, передаваемого на втулку, оказывает значительное влияние на характеристики управляемости вертолета. В целом маховое движение лопастей уменьшает асимметрию в распределении подъемной силы по диску винта при полете вперед. Поэтому учет махового движения имеет принципиальное значение в исследовании аэродинамических характеристик несущего винта при полете вперед. [c.155]

Обычный несущий винт вертолета состоит из двух или большего числа одинаковых, разделенных равными угловыми промежутками лопастей, прикрепленных к центральной втулке. Винт равномерно вращается под действием крутящего момента, который передается, как правило, от двигателя на вал. Подъемные силы и сопротивления лопастей — этих вращающихся крыльев — создают аэродинамический момент, силу тяги и другие силы и моменты несущего винта. Большой диаметр винта, требуемый для эффективного вертикального полета, и большое удлинение лопастей, диктуемое необходимостью иметь высокое аэродинамическое качество вращающихся крыльев, делают лопасти гораздо более гибкими, чем у винтов с большой нагрузкой на диск (например, пропеллеров). Следовательно, при полете аппарата лопасть несущего винта под действием аэродинамических сил будет совершать значительные движения. v3th движения могут вызвать большие напряжения в лопасти или большие моменты в ее корне, которые через втулку передаются вертолету. Поэтому при проектировании лопастей и втулки несущего винта следует позаботиться о том, чтобы эти нагрузки были по возможности малы. Центробежные силы препятствуют отклонению вращаЮ щейся лопасти от плоскости диска, так что ее движение будет наиболее заметным вблизи комля. Вследствие этого поиски прО [c.20]

Т. е. Up = V - - V и 7- = 2 . Из предположения о малой нагрузке на диск несущего винта вертолета следует, что коэффициент протекания = (У + мал (по импульсной теории типичное значение этого коэффициента на режиме ви-сения составляет 0,05—0,07). Тогда отношение UpJut — V + v)/ Qr) — XR/г тоже мало везде, кроме корневой части лопасти, где мал скоростной напор и нагрузками всегда можно пренебречь. Таким образом, для несущих винтов вертолетов приемлемо предположение о малости углов ф, 6, а, т. е. условие ф, 6, а <С 1. Отсюда следует, что ф ыр/ыу, созф 1, sin ф ф и t/ Uj. Другое предположение состояло в том, что эффектами срыва и сжимаемости можно пренебречь, так что коэффициент подъемной силы является линейной функцией угла атаки, т. е. i = аа. Здесь а — градиент подъемной силы по углу атаки для профиля в двумерном потоке (с учетом реальных свойств воздуха обычно полагают а = 5,7), Тогда формулы сил, действующих в сечении лопасти, принимают вид [c.64]

Выразить Ро через А,ппу проще, но через Хпкл более удобно, так как ориентация ПКЛ имеет непосредственный физический смысл (по существу она показывает направление вектора силы тяги, определяемое условием равновесия сил, действующих на вертолет в продольной плоскости). Заметим, что при переходе к ПКЛ исчезает также особенность при [i = 2, которая присуща вьь ражению величины Pi + 0u через А,ппу. (Значение (х=д/2 в любом случае находится за пределами применимости этих формул, а учет влияния зоны обратного обтекания устраняет особенность и в выражении Pi + 0is через Хппу-) Угол конусности определяется выражением Ро Ъ/А)уСт/оа, т. е. он приближенно пропорционален нагрузке лопасти. Углы и р пропорциональны характеристике режима работы винта ц и Ст/о. Типичные значения Ро и Pi составляют несколько градусов, а угол Pis немного меньше первых двух. [c.190]

Кориолисова сила-является величиной второго порядка малости, но она оказывается важным фактором в качании лопасти, так как все силы, действующие на лопасть в плоскости диска, малы. Именно нагрузки лопасти, создаваемые кориолисовыми силами при маховом движении, вызывают необходимость введения ВШ в конструкцию шарнирных винтов. При исследованиях качания на переходных режимах (включая аэроупругую устойчивость) кориолисов член в уравнении качания линеаризируют, считая отклонения махового движения от балансировочных значений малыми, т. е. РР Рбалбр-f Рбалбр. На висении или при полете вперед, когда используются только средние балансировочные значения, это выражение принимает вид Робр. Таким образом, кориолисова сила обусловлена в основном радиальной составляющей скорости лопасти при взмахе на балансировочный угол Ро. На установившемся режиме полета кориолисова сила является вынуждающей силой, и ее влияние можно оценить по амплитудам нулевой и первой гармоник махового [c.243]

Как указывалось выше, вихревым шумом называется высокочастотный звук, создаваемый случайными флуктуациями сил на лопастях. Наиболее значительным источником вихревого шума являются флуктуации подъемной силы при движении лопасти в турбулизованном следе винта, причем главную роль играют случайные нагрузки, вызванные концевыми вихрями. Проведем простейший анализ вихревого шума. Рассмотрим лопасть длины I, обтекаемую потоком со скоростью V, причем на единицу размаха лопасти действует подъемная сила Fz t), величина которой изменяется случайно вследствие турбулентности и завихренности следа. Предполагая, что на хорду каждого сечения действует импульсная сила, представим результат действия этой силы вертикально ориентированным диполем, который создает звуковое давление следа [c.827]

Теория Гутина дает хорошие результаты для шума вращения винта при статических условиях. Результаты расчетов нескольких первых гармоник звукового давления удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными и позволяют получить приемлемую оценку суммарного уровня шума. Для несущего винта вертолета на режиме висения эта оценка обычно неверна. В работе [S.204] установлено, что формулы Гутина существенно занижают все гармоники шума вращения несущего винта на режиме висения, кроме первой, хотя тенденции их изменения в зависимости от концевой скорости и силы тяги винта указываются теорией правильно. При этом отказ от введения эффективного сечения (т. е. интегрирование источников шума по всему диску винта) и от приближения дальнего поля не улучшил сходимости с экспериментом. Так, по расчетам, амплитуды гармоник шума вращения быстро уменьшаются с ростом их номера, тогда как, по данным измерений, они уменьшаются значительно медленнее или даже остаются постоянными, что, по-видимому, связано с тем, что и на режиме висения на лопасти действуют периодические аэродинамические нагрузки. Согласно работам [S.22, S.24], полученный по формулам Гутина шум вращения основной гармоники ниже наблюдаемого на 4 дБ, а амплитуды следующих гармоник быстро уменьшаются с увеличением их номера. В работе [0,11] установлено, что расчеты шума вращения несущего винта по формулам Гутина занижают его уровень, и сделан вывод, что это результат пренебрежения влиянием высших гармоник нагрузки. [c.843]

Рассмотрим теперь шум винта, работающего на месте, полагая, что на его лопасти действуют переменные нагрузки. Если пренебречь влиянием на шумоизлучение горизонтальной ско- рости, то получается модель работы винта вертолета при полете вперед, поскольку при этом на его лопасти действуют периодические аэродинамические нагрузки. Исследование влияния на шум нестационарных нагрузок отдельно от влияния скорости перемещения винта представляет и самостоятельный интерес, тем более что такие нагрузки действительно имеют место на режиме [c.845]

Если амплитуды гармоник нагрузки с увеличением п быстро убывают, то требуемое число их уменьшается.) Таким образом, при больших концевых числах Маха и большом числе лопастей для расчета шума вращения необходимо учитывать очень большое число гармоник нагрузки, значительно большее, чем обычно определяется расчетными или экспериментальными методами в аэродинамических исследованиях винта. В работе делается вывод, что недостатком предыдущих исследований является лренебрежение очень высокими гармониками нагрузки однако при практических расчетах данные о столь высоких гармониках обычно отсутствуют как из-за ограничений на практически приемлемое количество вычислительных операций, так и из-за недостаточной точности методов. Авторы предложили упрощенный метод, который основан на следующих предположениях на лорду каждого сечения действует импульсная нагрузка (это предположение идет в запас надежности) используется эквивалентный радиус (т. е. нагрузка сосредоточивается в одном сечении, так как расчеты показали, что шум слабо зависит от распределения нагрузки по радиусу) из анализа результатов измерений нагрузок на лопасти сделан вывод, что амплитуды высших гармоник нагрузок изменяются с ростом их номера п по закону Рп = РоП , где Fq — средняя нагрузка. Для всех внешних сечений лопасти и режимов работы винта от висения до полета вперед на режиме = 0,2 наилучшее согласие с экспериментом было достигнуто при k = 2, причем в расчетах использовалось 10 гармоник нагрузки. По некоторым признакам, для полета в неспокойной атмосфере следует принимать /г — I. Предположение, что длина корреляции изменения гармоник нагрузки по радиусу пропорциональна приближенно [c.852]

Если тягу можно считать распределенной произвольно по площади всего круга, определяемого диаметром винта (бесконечно большое число лопастей), а вращением в струе, отбрасываемой винтом назад, пренебречь, то потеря, обусловленная наличием этой струи, будет наименьшей в том случае, если тяга распределена по всей площади круга, ометаемой винтом пропеллера. В этом случае потеря, вызываемая струей, зависит от коэфициента нагрузки с . Коэфициент полезного действия такого идеального пропел-.тера (идеальный к. п. д.) равен (фиг. 98) [c.457]

Винт сконечным числом г лопастей при поступи Хне коэфициентом нагрузки С5 можно считать относительно идеального коэфициента полезного действия или приближенно равноценным винту с беско- [c.459]

Переменная по азимуту аэродинамическая нагрузка, действуютцая на лопасть несущего вивта, а также инерционные силы, возникающие при колебания лопасти, вызывают соответствующие динамические реакции/на втулке. Силы и моменты, действующие на втулку от ка>5 дой лопасти, складываются В соответствии с правилами, изложенными в разд. 6.2. Суммарные силы передаются на фюзеляя вертолета и вызывают его колебания. Такие вибрации типи Шы для всех вертолетов, так как порождаются силами и момен)гами, возникающими при нормальной работе винта в обычнЫх условиях. Они называются [c.80]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...