Работа НВ с позиции теории элемента лопасти

 

Согласно импульсной теории, истинные значения индуктивных ско­ростей по ометаемой поверхности неизвестны, а массовый расход опре­деляется их средним значением. Для нахождения истинных значений ин­дуктивных скоростей Н.Е.Жуковским предложена вихревая теория. Вих­ревая теория НВ является наиболее точной, но при анализе работы ло­пастей можно воспользоваться более простой классической теорией элемента лопасти.

В соответствии с классической теорией, лопасть считается состоя­щей из бесконечного числа отдельных элементов, аналогичных профилю крыла. Для оценки различий в работе отдельных элементов вводится понятие относительного радиуса элемента лопасти ,угла азимутального положения y и угла установки элементов j.

Относительный радиус есть отношение радиуса элемента (расстоя­ния элемента до оси вращения НВ) к радиусу НВ: =r/rн. Под углом установ­ки понимается угол между конструктивной плоскостью вращения (КПВ) и хордой профиля элемента. Угол азимутального положения элемента отсчитывается по направлению вращения НВ и представляет собой угол, заключенный между продольной осью лопасти и нулевым ази­мутом (рис.1.4). Нулевой азимут соответствует положению лопасти, при котором её продольная ось совпадает с направлением невозмущенного потока.

 

Рис. 1.4. Скорости обтекания элемента лопасти

 

Радиус, азимут и угол установки определяют положение отдельного элемента лопасти на ометаемой поверхности НВ, а также относительно КПВ.

Осевое обтекание НВ. Каждый элемент лопасти находится под воз­действием двух потоков: окружного - со скоростью wнr и осевого со скоростью Vi+Vy, где Vi - индуктивная скорость, Vy - скорость вертикального перемещения вертолета (на висении Vy = 0). Рассмотрим движение лопасти только в плоскости вращения.

При движении лопасти по ометаемой площади окружные скорости изменяются только по длине лопасти (в зависимости от радиуса элементов). От азимута они не зависят и равномерно распределе­ны по ометаемой площади, при этом концевые элементы лопастей име­ют максимальные скорости обтекания (Рис.1.5).

Рис.1.5 Распределение скоростей обтекания лопастей

по ометаемой площади Косое обтекание НВ. Если в плоскости вращения НВ действует поток со скоростью Vo=Vсosaн (поступательный, полет, висение с ветром), картина обтекания НВ будет иная. Каждый элемент нахо­дится под воздействием так называемого эффективного потока.

Э ффективная скорость получается от сложения двух потоков: окружного и от косой обдувки НВ (поступательной скорости) Vosiny: Vэф=wнr+Vosiny, где y - угол азимутального положения лопас­ти; Vosiny - проекция скорости вcтречного потокаот поступа­тельного движения V на направление вращения элемента (рис. 1.4).

Из формулы следует, что значение эффективной скорости Vэф зави­сит от азимута лопасти. Графическая зависимость Vэф от y представ­лена на рис.1.6. График имеет вид синусоиды, смещенной вверх на величину w_нr.

Рис.1.6 Изменение эффективной скорости элемента