Аэродинамика лопасти

ПРИБЛИЖЕННЫЕ МЕТОДЫ НЕСТАЦИОНАРНОЙ АЭРОДИНАМИКИ ЛОПАСТИ [c.467]

Приближенные методы нестационарной аэродинамики лопасти 467 [c.501]

Анализ аэроупругости начинается с определения характера проблемы, подлежаш,ей решению (летно-технические характеристики, нагрузки на лопасти и т. д.), и состава модели (одна лопасть, несущий винт или вертолет в целом). Характер проблемы зависит от стадии расчета и от вопроса, представляющего интерес. Затем выявляются основные элементы анализа детальное описание системы, модель динамики (уравнения движения) и аэродинамическая модель. Имеется много различных моделей структуры вихревой системы, вычисления индуктивных скоростей, динамики несущего винта и фюзеляжа, аэродинамики лопасти и других элементов. Важно, чтобы модели, используемые для различных элементов, достаточно правильно отображали явление. Использование подробной модели лишь в части задачи ведет либо к потере точности, либо к снижению [c.689]

Основным критерием возникновения срыва на лопасти служат значения углов атаки или коэффициентов подъемной силы (рассматриваемые непосредственно либо представленные посредством эквивалентных параметров). Влияние срыва на винте заметно проявляется в тех случаях, когда на значительной части диска винта углы атаки сечений лопастей превысят критические углы для профилей. Расчет границ летных режимов винта на основании такого критерия является сложной задачей. Углы атаки изменяются по диску винта неравномерно, и их трудно рассчитать с удовлетворительной точностью, особенно для экстремальных режимов полета. Кроме того, на вращающейся лопасти срыв представляет собой более сложное аэродинамическое явление, чем на профиле крыла. Поэтому используемые для него критерии имеют эмпирическую основу. Срыв может диагностироваться на основе значений обобщенных характеристик работы винта, например параметров Ст/а и i. Если срыв охватывает лишь ограниченную часть диска винта, то предпочтительны более частные критерии. Установлен ряд таких критериев, в которых используется значение угла атаки сечения лопасти в некоторых критических точках диска винта. Однако лучше производить детальный расчет аэродинамических нагрузок лопастей при заданных условиях полета, используя описанную в гл. 14 схему определения сил при срыв-ном обтекании сечений. Но даже столь полный анализ, учитывающий упругие свойства лопастей, пока не дает адекватного представления о срыве, поскольку наши знания в этой области аэродинамики лопасти еше недостаточно полны. [c.796]

Жесткость конструкции лопасти. В полете лопасти несущего винта имеют упругие изгибные и крутильные деформации, что предъявляет большие требования к их прочности вообще и особенно к динамической (усталостной) прочности. Эти деформации, кроме того, несколько изменяют аэродинамику лопасти, изменяя ее истинные углы атаки и углы взмаха. Поэтому вполне естественно, что лопасти различной жесткости оказывают различное влияние на условия работы несущего винта. Слишком упругие лопасти не могут обеспечить достаточную жесткость, так как они весьма чувствительны к случайным возмущениям потока и снижают эффективность управления несущим винтом. Чрезмерно жесткие лопасти имеют большой вес, неспособны поглощать неравномерность действия на них аэродинамических и массовых сил и вследствие этого невыгодны с точки зрения вибраций. [c.64]

В сравнении со скоростью и углом атаки эти факторы в значительно меньшей степени влияют на аэродинамические силы, точный же учет их влияния на аэродинамику лопасти является задачей очень большой сложности. Поэтому при первом знакомстве с аэродинамикой несущего винта влиянием этих второстепенных факторов можно пренебречь. [c.113]

В 1906 г. Н. Е. Жуковский совместно с С. А. Чаплыгиным опубликовал работу О трении смазочного слоя между шипом и подшипником . В ней было дано точное математическое решение задачи Петрова. В этом же году Н. Е. Жуковский разработал теорию подъемной силы крыла. На основании этой теории стало возможно производить расчеты крыльев самолетов, а также лопастей рабочих колес гидравлических турбин, центробежных и пропеллерных насосов. Таким образом была решена важнейшая проблема аэродинамики и гидродинамики. [c.8]

Идеи, -заложенные в указанном выше классическом сочинении профессора Н. П. Петрова, нашли свое дальнейшее отражение и в трудах Н. Е. Жуковского. В 1906 г. Н. Е. Жуковский совместно с С. А. Чаплыгиным опубликовал работу СЗ трении смазочного слоя между шипом и подшипником . В ней было дано точное математическое решение задачи Петрова. В том же году Н. Е. Жуковский разработал теорию подъемной силы крыла. На основании этой теории стало возможным производить расчеты крыльев самолетов, а также лопастей рабочих колес гидравлических турбин, центробежных и пропеллерных насосов. Таким образом, была решена важнейшая проблема аэродинамики и гидродинамики. [c.9]

Особое место занимает задача о колебаниях воздушных винтов. К воздушному винту приложены периодические нагрузки от двигателей. В свою очередь винты являются источником возбуждения вибраций других частей самолетов и вертолетов. Особенности вынужденных и свободных колебаний винтов связаны со сложной аэродинамикой вращающихся лопастей и наличием значительных центробежных сил, растягивающих лопасти. [c.478]

Теория несущей линии представляет собой основу аэродинамики несущего винта, но она не пригодна для концевой части лопасти и тех частей, где к лопасти близко подходит вихрь, а нагрузки этих участков лопасти имеют важное значение. Качание и установочное движение лопасти (помимо определяемого управлением), а также ее изгиб в плоскости взмаха важны с точки зрения вибраций, нагрузок и аэроупругой устойчивости лопасти, но при расчете аэродинамических характеристик винта и характеристик управления ими обычно можно пренебречь. Аналогично высшие гармоники махового движения важны с точки зрения вибраций и нагрузок лопасти, но при указанных расчетах ими также можно пренебречь. Зону обратного обтекания можно не учитывать в интервале О ц 0,5, соответствующем [c.201]

Как и в случае самолета, максимальная скорость вертолета в горизонтальном полете ограничена располагаемой мощностью, но для винтокрылого летательного аппарата имеется и целый ряд других ограничений скорости, обусловленных, в частности, эффектами срыва, сжимаемости и аэроупругости. Основным ограничением для многих современных вертолетов является срыв потока на отстающей лопасти, приводящий на больших скоростях полета к резкому увеличению нагрузок на несущий винт и систему управления и росту вибраций вертолета. Вследствие этого расчетная крейсерская скорость вертолета без вспомогательных движителей при современном уровне развития техники лежит в пределах 280—370 км/ч. Для достижения более высоких скоростей требуется либо улучшение аэродинамики несущего винта и фюзеляжа, либо существенное изменение конфигурации вертолета. [c.304]

Профиль лопасти несущего винта вертолета должен обеспечивать аэродинамическую эффективность винта и одновременно удовлетворять конструктивным требованиям к лопасти. Выбор профиля лопасти и в еще большей мере его проектирование специально для лопасти являются трудной задачей ввиду сложности поля скоростей, в котором работает несущий винт. В конечном счете спроектированный профиль неизбежно является результатом компромисса между различными ограничениями, налагаемыми аэродинамикой винта. [c.313]

АЭРОДИНАМИКА СЕЧЕНИЯ ЛОПАСТИ [c.510]

В исследованиях по аэродинамике и авиации сформулировал ведущие направлеушя и идеи, применительно к которым развивается современная авиационная теория, вывел формулу Зля определения подъемной силы крьша самолета, определил наивыгоднейтие профили крыла самолета и лопастей его воздушных гребных винтов, разработал вихревую теорию воздушных винтов и др. В работах по гидродинамике и гидравлике исследовал проблемы движ.ения судов с реактивными двигателями и предложил теорию т. наз. гидравлического удара. В исследованиях по прикладной механике изложил основы теории регулирования работы машин и дал решения некоторых проблем диналшки железнодорожного подвижного состава. [c.331]

Можно ли электрический вертолет сделать таким же простым Эту трудную задачу решил известный советский аэродинамик академик Б. Н. Юрьев. Он предложил вместо электромотора и прямоточек электрические спирали (авторское свидетельство № 82104). Эти спирали устанавливаются внутри пустотелых лопастей, из которых изобретатель предложил сделать винт. Воздух подсасывается крыльчаткой, расположенной в центре, и центробежной силой отбрасывается к периферии. Здесь он подогревается раскаленными электрическими спиралями, с силой вырывается через сопла и создает реактивную тягу, раскручивающую лопасти. [c.185]

Первый метод расчета лопастей поворотнолопастной турбины, основанный на гипотезе цилиндрических сечений, был создан на основе развиваюш,ейся прикладной аэродинамики и заключался в использовании для определения возникаюш,их на лопастях сил теоремы Н. Е. Жуковского о подъемной силе на крыле. Этот метод, названный методом подъемных сил, был использован Н. Е. Жуковским и его учениками еще в 1910—1914 гг. для расчета лопастей гребных винтов, винтов самолетов и крыльев ветряков. Дальнейшее развитие метод подъемных сил получил в работах Г. Ф. Проскуры. Расчет лопастей по этому методу сводился к подбору из атласа для каждого цилиндрического сечения аэродинамического профиля, который по своим характеристикам (коэффициенты подъемной силы Су и профильного сопротивления J, найденным путем продувок в трубе, удовлетворяет заданным условиям. [c.167]

При решении задачи будем исходить из того, что некоторые геометрические параметры лопасти, а именно - размеры и форма поперечных сечёний и углы крутки - определены требованиями аэродинамики и акустики и не подлежат изменению. Примем в качестве корректируемых параметров поступательные смещения расчетных сечений лопасти по нормалям к их хордам. Обозначим эти смещения Уу. (i = 1,2,---,Л ), где N - число расчетных [c.139]

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]

Висение — это режим полета, при котором вертикальная и горизонтальная составляющие скорости несущего винта относительно невозмущенного воздуха равны нулю. В общем случае вертикального полета набегающий поток направлен вдоль оси винта. Обтекание несущего винта в вертикальном полете предполагается осесимметричным, так что скорости и нагрузки лопастей не зависят от азимута. Осевая симметрия сильно упрощает исследование вопросов динамики и аэродинамики несущего винта вертолета, как это станет ясным позже при рассмотрении полета вперед. Теория винта в осевом потоке была в основном создана в XIX в. применительно к корабельным винтам. Позже ее применили к пропеллерам самолетов. Главная задача теории несущего винта на режиме висения состоит в определении сил, создаваемых лопастями, и требуемой для их вращения мощности, что обеспечивает основу для проекти-рювания высокоэффективных несущих винтов. [c.42]

В аэродинамике вертолета теория элемента лопасти служит основой почти всех исследований, так как в ней учитываются распределения скоростей и нагрузок по размаху лопасти и, следовательно, эта теория связывает аэродинамические и другие характеристики винта с конструктивными параметрами сечений. Импульсная же теория (или любая другая теория, основанная на схеме активного диска) —это обобщенный анализ, который дает полезные результаты, но сам по себе не обеспечивает рсновы для проектирования несущего винта. [c.59]

Некоторые усовершенствования теории сохраняют возможность аналитического определения характеристик. Например, если коэффициент сопротивления сечения задать в виде Са = = So + Si t + то расчет профильной мощности будет уточнен и в то же время соответствующие интегралы можно найти аналитически. Но получаемые формулы оказываются все-таки весьма сложными, и потому результаты часто представляют в виде графиков характеристик, построенных для какого-либо типичного винта. Вследствие сложности аэродинамики несущего винта большинство методов расчета характеристик, кроме тех, которые основаны на простейших формулах, сопряжено с большим объемом вычислений. Поэтому результаты таких расчетов удобно и экономично представлять в виде графиков или таблиц характеристик. Если использовать быстродействующие ЦВМ, то численный анализ характеристик практически приемлем и для конкретных винтов. Такой анализ необходим, когда в нем учитываются многие конкретные особенности данного винта, такие, как форма лопасти в плане и набор ее профилей. [c.288]

Скорости, индуцированные вихревой пеленой на диске винта, играют важную роль в процессе образования нестационарных нагрузок на лопасти и должны приниматься во внимание при исследовании переходных процессов. Однако связь между полем индуктивных скоростей и нестационарными нагрузками очень сложна. Изложенное выше применение вихревой теории дает наиболее простые формулы нестационарной аэродинамики винта, полезные для приложений к аэроупругости. При работе винта на режиме висения возмущение би(г, г])) скорости протекания в точке диска винта связано с возмущением df/dA местной нагрузки на единицу площади поверхности диска соотношением 6v = (dTldA)f2put>, где uo — средняя индуктивная скорость. Эта формула была получена для гармонического изменения нагрузки лопасти с частотой nQ во вращающейся системе координат, где п—не равное нулю целое число. Как уже говорилось, это выражение соответствует низкочастотной аппроксимации функции уменьшения подъемной силы лопасти. Независимо от того, рассматривается ли эта формула как результат вихревой теории или как дифференциальная формула импульсной теории, должно выполняться основное условие, состоящее в том, что изменение нагрузок винта происходит гораздо медленнее, чем изменение его вихревой системы. Лишь в этом случае формулы теории несущего диска могут быть применены как к возмущениям, так и к стационарным значениям скорости протекания. [c.474]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...