Тяга и крутящий момент лопасти

ТЯГА И КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ ЛОПАСТИ [c.110]

Подведем итоги рассмотрения аэродинамики винта на режиме висения, включая реакции втулки и движение вала. Для простоты не будем рассматривать циклическое движение лопасти в плоскости вращения и особый случай двухлопастного винта. Осевая симметрия обтекания винта на режимах вертикального полета позволяет разделить движения винта на две группы. Группа вертикальных движений связана с коэффициентом момента при угле конусности силой тяги и крутящим моментом [c.545]

Займемся теперь рассмотрением шума вращения несущего винта на режиме висения. В этом случае диск винта не перемещается и при осесимметричном потоке нагрузки лопастей стационарны. Аэродинамические силы в сечении лопасти представим нормальной к плоскости диска винта силой Fz r) и силой Fx r), расположенной в плоскости диска. При стационарном нагружении эти силы можно выразить через силу тяги и крутящий момент винта [c.837]

Подсчитывая величины Т и УИ р винта с жестко закрепленными лопастями для различных азимутальных положений (например, ф = 0°, ф = 30°, ф = 60°, ф = 90° и т. д.), легко заметить, что тяга и крутящий момент двухлопастного винта тоже периодически изменяют свою величину. [c.114]

Рис. 111. Тяга и крутящий момент четырехлопастного виита с жестким креплением лопастей в различных азимутальных положениях

Рис. 112. Тяга и крутящие моменты несущих винтов с жестким и шарнирным креплением лопастей в различных азимутальных положениях

На рис. 112 графически представлены изменения величин сил тяги и крутящего момента несущих винтов с различным числом лопастей 1, 2, 3, 4. Графики в левой половине рисунка изображают величины сил и моментов жесткого винта в идеальном случае (А=0) в правой половине рисунка — величины сил тяги и моментов сопротивления винта с шарнирно подвешенными лопастями в реальных условиях. [c.116]

Лопасти шарнирного несущего винта соединяются с втулкой с помощью ГШ и ВШ. Ось ГШ несколько отнесена от оси вращения винта вследствие конструктивных ограничений, а также для улучшения характеристик управляемости вертолета. ВШ должен быть отнесен от оси винта для того, чтобы вал мог передавать на винт крутящий момент. Назначение ГШ и ВШ состоит в снижении нагрузок на лопасть (поскольку изгибающий момент в шарнире равен нулю). При наличии ВШ необходимо иметь механический демпфер качания во избежание вызываемой земным резонансом неустойчивости взаимосвязанных качаний лопастей и движения втулки в плоскости вращения. Шарнирный несущий винт представляет собой классическое конструктивное решение проблемы нагрузок на комлевую часть лопасти и моментов на втулке. Его концепция проста, а анализ движения жесткой лопасти не представляет затруднений. Однако шарнирный винт механически сложен, так как у каждой лопасти имеются три шарнира (ГШ, ВШ и ОШ) и демпфер ВШ. Подшипники ГШ и ВШ передают одновременно силу тяги и центробежную силу лопасти на втулку и поэтому работают в очень напряженных условиях. Вблизи втулки располагаются автомат перекоса и вращающиеся и неподвижные элементы проводки управления. Таким образом, втулка требует большого объема работ по техническому обслуживанию и вносит существенный вклад во вредное сопротивление вертолета. В последнее время начали применяться эластомерные шарниры. При замене ими механических подшипников проблема технического обслуживав ния сильно упрощается. [c.295]

Теперь подвергнем анализу силы в плоскости вращения и крутящий момент у комля лопасти с учетом движения лопасти в плоскости вращения. Рассмотрим шарнирную лопасть, перемещение сечения которой в плоскости вращения описывается выражением х = t]j . В радиальном направлении на сечение лопасти действуют три силы аэродинамическая сила Fr, вызванная радиальным сопротивлением и составляющей силы тяги в плоскости вращения при взмахе лопасти центробежная сила [c.393]

Выведем теперь выражения для аэродинамических сил, действующих на несущий винт. Используем при этом произвольную плоскость отсчета, хотя некоторые величины будут исследованы в системе координат, связанной с плоскостью постоянных углов установки или плоскостью концов лопастей. Сила тяги Т нормальна к плоскости диска (плоскости отсчета), продольная сила Н действует в плоскости диска и направлена назад, поперечная сила У лежит в плоскости диска и направлена в сторону наступающей лопасти (рис. 5.10). Продольная и поперечная силы в плоскости концов лопастей обычно малы, так что величины отношений Н/Т и Y/T имеют тот же порядок, что и углы наклона ПКЛ. Кроме того, несущий винт создает аэродинамический крутящий момент Q, который считается положительным, когда винт потребляет мощность. В случае шарнирного винта без относа ГШ моменты тангажа и крена не могут передаться на втулку винта. Силы, действующие на винт, определяются ин- [c.174]

ГШ (как обычно и бывает), а геометрические оси ГШ и тяги лопасти не пересекаются, то угол установки лопасти будет изменяться при изменении угла установки ). При фиксированном положении тарелки автомата перекоса маховое движение можно рассматривать как колебания вокруг оси воображаемого шарнира, соединяющей конец поводка лопасти с центром реального ГШ. Поэтому углом бз будет угол между геометрическими осями воображаемого и реального шарниров. Компенсация взмаха возникает также вследствие наличия угла отставания go лопастей, обусловленного аэродинамическим крутящим моментом несущего винта. Если ГШ расположен дальше от оси вращения, чем ВШ, то отставание эквивалентно повороту осей ГШ, т. е. бз = Со- Аналогичные связи возникают и у бесшарнирных винтов. Если у шарнирного винта связь углов установки и взмаха, а также другие связи определены конструкцией втулки, комля лопасти и системы управления, то у бесшарнирного винта нужно еще учитывать жесткостные и инерционные характеристики лопасти. Часто величина угла бз зависит от угла установки лопасти, так как расположение элементов цепи управления изменяется с изменением общего шага. Поэтому в общем случае нужно рас-считывать коэффициент Кр = —дд/д при заданных величинах общего шага, угла конусности и угла отставания лопастей. [c.232]

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]

Главной задачей в анализе характеристик вертолета является расчет нагрузок и мощности несущего винта. Методы такого расчета изложены в предшествующих главах. Существует два основных подхода к расчету аэродинамических характеристик несущего винта метод тяг и метод мощностей. При использовании первого метода интегрируют элементарные силы, действующие в сечениях лопастей, и получают результирующие силы и аэродинамический крутящий момент несущего винта. Для этого нужно знать индуктивные скорости и движение лопастей, по которым находят распределение углов атаки. Затем из условий равновесия сил и моментов определяют балансировочные углы. [c.265]

Полные аэродинамические силы и моменты, действующие на втулку несущего винта, были получены в разд. 9.5.2. Сила тяги, крутящий момент, продольная и поперечная силы несущего винта определяются путем суммирования реакций у комля для всех N лопастей [c.535]

Рис. 109. Изменение тяги, крутящего момента, угла атаки и скорости по азимуту в сечениях лопастей

На рис. 109 графически изображено относительное изменение тяги, крутящего момента, угла атаки а и скорости одной лопасти по азимуту. [c.112]

В трансмиссии рулевого винта наибольшие нагрузки возникают при резкой даче педалей на режиме висения. При этом к большому крутящему моменту, соответствующему большой тяге рулевого винта, необходимой для компенсации реактивного момента несущего винта (наибольшего на режиме висения), добавляется дополнительный момент. Он определяется не только как результат увеличения углов установки лопастей, а следовательно, и углов атаки их сечений, но и как следствие быстрого изменения нагрузки, т. е. динамического нагружения. Дачи педалей могут привести к большим крутящим моментам в трансмиссии и при полете с поступательной скоростью, особенно при наличии скольжения вертолета. [c.200]

Выражения для сил и моментов у комля в предыдущих разделах были получены в виде линейных функций степени свободы лопасти во вращающейся системе кординат. На режиме висения, для которого аэродинамические коэффициенты в этих выражениях постоянны, операторы суммирования при определении полных реакций втулки применяются только к степеням свободы лопасти. Для этого случая суммирование легко выполняется с использованием выражений для степеней свободы в невращающей-ся системе координат. Отсюда следует, что на режиме висения сила тяги и крутящий момент зависят только от общих степеней свободы лопастей (угла конусности и среднего угла качания лопастей). В результате имеем [c.535]

Полные реакции втулки в невращающейся системе координат определяются суммированием сил у комля по всем N лопастям. На висении возмущения силы тяги и крутящего момента с учетом движения вала описываются выражениями [c.542]

Ha втулке имеются инерционные реакции в плоскости вращения, вызванные смещением центра масс несущего винта в продольном и noFiepeHHOM направлениях из-за движения лопастей в плоскости вращения. Напомним, что в гл. 5 для постоянных составляющих сил на винте были получены следующие зависимости И = сТ -f Япкл и 5 = — isT + Кпкл- Для того чтобы выразить представленные выше результаты через наклон вектора тяги и плоскости концов лопастей, требуется детальное рассмотрение аэродинамических сил Fx и Fr, которое будет дано в гл. 11. Наконец, если пренебречь кориолисовой силой, то крутящий момент от одной лопасти определяется выражением [c.399]

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]

Бейли [В.4] разработал метод расчета характеристик, в котором сила тяги винта, аэродинамический крутящий момент и профильная мощность представлены в виде функций 0о и ЯппУ Коэффициенты в выражениях этих функций зависят от крутки лопастей, массовой характеристики лопасти, коэффициента концевых потерь, коэффициентов So, Si и S2, определяющих профильное сопротивление сечения, и от характеристики режима работы винта. Бейли рассматривал шарнирный винт без относа шарниров, имеющий линейно-закрученные лопасти постоянной хорды. В расчетной схеме была учтена зона обратного обтекания (с точностью до а аэродинамические коэффициенты сечений представлены в виде l — аа и = бо + Sia + S2a . Распределение индуктивных скоростей предполагалось равномерным, влияние срыва, сжимаемости воздуха и радиального течения не учитывалось. Метод был разработан для автожиров, что отразилось в предложенной последовательности расчета и в форме представления результатов. Исходными данными служили параметры несущего винта, скорость полета, а также либо вредное сопро- [c.288]

Суммарные силы и моменты у комля вращающейся лопасти передаются на фюзеляж вертолета. Постоянные составляющие этих реакций втулки в невращающейся системе координат представляют силы и моменты, необходимые для балансировки вертолета. Высокочастотные составляющие вызывают вибрации вертолета. Если в модели винта учтено движение вала, то эти силы и моменты определяют характеристики устойчивости и управляемости вертолета. На рис. 9.7 показаны силы и моменты, действующие на вращающуюся лопасть, а также силы и моменты, действующие на втулку в невращающейся системе координат. Вертикальная сила Sz участвует в создании тяги, а силы в плоскости вращения Sx и —в создании продольной и поперечной сил несущего винта. Момент в плоскости взмаха Nf создает продольный и поперечный моменты несущего винта, а момент в плоскости вращения — крутящий момент на валу винта. Условимся, что положительные реакции втулки действуют на вертолет, за исключением аэродинамического крутящего момента Q, который по определению воздействует на винт (реактивный момент, передаваемый от винта на втулку, поло- [c.389]

Следовательно, силы на втулке в плоскости вращения также дают в невращающейся системе координат только гармоники, частоты которых кратны NQ. Они порождены гармониками с частотами pN l)Q во вращающейся системе. Крутящий момент, передаваемый через втулку, создается моментами в плоскости вращения, возникающими у комля каждой лопасти. Как и для силы тяги, получаем [c.636]

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]

Рис. 17.4. Схематические диаграммы направленности вихревого шума и шума вращения несущего вннта, вызванного силой гягн, крутящим моментом и толщиной лопасти, а —вихревой шум б—шум от силы тяги в —шум от кру-тяш,его момента г—шум от толщины лопасти.

На ползуне с помощью подшипника крепят вращающуюся каретку обн1,его шага (крутящий момент передается на нее посредством шлицевого соединения с валом НВ). На каретке общего шага установлены рычаги 14 со шлиц-шарнирами 15, связанными с вращающимся кольцом АП. и с тягами поводков лопастей. [c.137]

Рассмотрим суммарную тягу и суммарный крутящий момент несущих винтов с двумя, тремя и четырьмя лопастями. Для упроще- [c.113]

Будем считать, что постоянные величины, раз навсегда подсчитанные для каждой лопасти, одинаковы и рассмотрим только переменные величины ((ur+Ksin ), которые для различных лопастей неодинаковы. Тяга и суммарный крутящий момент несущего винта в каждое данное мгновение времени равны суммам тяг и моментов от всех лопастей [c.114]

Реактивные вертолеты (рис. 1.6). У таких вертолетов ы нический привод несущего винта заменен реактивным. Сум ный крутящий момент на втулке несущего винта близс нулю, так как момент несущего винта от сил сопротивл воздуха уравновешивается моментом, создаваемым тягой р тивных двигателей или сопел, установленных на концах л стей (но имеется момент трения). При этом отпадает нес димость в мощном рулевом винте. Реактивный привод нес го винта может осуществляться, во-первых, установко] концах лопастей реактивных двигателей различного т топливо к которым подается через втулку и лопасти вь во-вторых, установкой на концах лопастей горелок и реаь [c.16]

Втулки НВ с шарнирным креплением лопастей наиболее ироко применяются в вертолетостроении. Втулка нагружается шьшим крутящим моментом. На нее действуют постоянные лы в вертикальной плоскости — тяга, в горизонтальной — ла лобового сопротивления, в плоскости, перпенднкуля))ной н вращения винта,— центробежная сила, а также переменные лы аэродинамические и инерционные от движения лопастей носительно ОШ и ВШ и силы сопротивления демпфера. [c.91]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...