Лопасти в зависимости от азимута

 

 

Из рис.1.6 видно, что в азимутах 0 и 180° Vэф>w_нr т.е. эффективные скорости элемен­тов одинаковы и равны их окружным скоростям.

При движении лопасти от 0 до 180° (наступающие лопасти) Vэф>w_нr и в азимуте 90° до­стигают максимального значения: Vэфmax=w_нr+Vo. При движении лопасти от 180 до 360° (отступающие лопасти) Vэф<w_н r и в азимуте 270° достигают минимального значения Vэфmin=w_нr-Vo (Рис.1.5,1.6).

Вывод: На режиме косого обтекания эффективные скорости элементов зависят от азимута лопасти. Чем больше скорость по­ступательного движения вертолета, тем больше разница в скоростях об­текания наступающих и отступающих лопастей НВ, тем более неравномерным будет распределение скоростей обтекания по ометаемой площади НВ.

 

Зона обратного обтекания. Характеристика режима работы НВ

Анализ обтекания отступающих лопастей показывает: встречный поток со скоростью Vо воздействует на корневые элементы с задней кромки лопасти, так как эффективная скорость Vэф стано­вится меньше окружной w_нr (Рис.1.5).

В азимуте 270° siny=-1, поэтому Vэфmin=w_нr-Vo. Чем меньше радиус элемента, тем меньше Vэф, и в некотором сечении лопасти скорости окружного и встречного движе­ния будут равны и противоположно направлены: w_нr =Vо.

Радиус таких сечений можно найти из уравнения: wнr=Vosiny (y = 180¸360°). Геометрическим местом точек на ометаемой поверхности, где эффектив­ные скорости отступающих лопастей равны нулю, является окружность с диаметром d. Все элементы лопастей, попадающие в круг с диаметром d, имеют окружные скорости wнr<Vo, поэтому обтека­ются с задней кромки.

Следовательно, при работе НВ в косом потоке образуется зона обратного обтекания, представляющая собой часть сметаемой площади НВ, где корневые элементы отступающих ло­пастей обтекаются с задней кромки.

Особенности зоны обратного обтека­ния: преждевременное образование срыва потока, отрицательной подъемной силы, сниже­ние тяги НВ, возрастание потерь мощности, ухудшение управляемости вертолета, усиление вибраций.

Размер зоны зависит от скорости поступательного движения V и частоты вращения НВ n_н. Чем больше V и меньше n_н, тем больше размер зоны обратного обтекания.

Из подобия треуголь­ников (рис. 1.5) можно вывести следующую пропорцию:

d /rн=Vo/wнr= m.

Здесь m - характеристика режима работы НВ (m= 0 - осевое обтекание, m> 0 - косое обтекание). Число m показывает, какую часть лопасти занимает зона обратного обтекания в азимуте 270°. При увеличении числа m условия работы НВ ухудшаются, поэтому в РЛЭ вводится огра­ничение по максимальной скорости полета. Для Vmax вертолета МИ- 8 m=0,3.

Результирующая скорость элемента лопасти

 

Обтекание элементов лопасти имеет пространственный характер, так как на них воздействуют два потока: осевой и эффективный.

Скорость суммарного воздушного потока называ­ется результирующей скоростью Wr=Vос+Vэф (рис. 1.7).

Vос− скорость осевого потока. Вектор скорости осевого потока направлен вдоль оси вращения НВ. В осевой поток входят: индуктивный Vi, от скорости вертикального подъема или снижения Vy, вертикальная составляющая поступательной скорости вертолета Vsinaн, направленная под углом атаки НВ aн,а также скорость потока от

взмаха лопасти Vвзм. 13

Рис.1.7 Аэродинамические силы элемента лопасти

 

 

Для режима осевого обтекания: Wr=Vi+Vy+wн r;

Для режима косого обтекания: Wr=wнr+V0siny+Vi+Vy+Vвзм+Vsina.

Для каждого элемента лопасти можно построить треугольник скоростей обтекания, изменяющийся в зависимости от режима полета. При этом изменяется положение и величина суммарного результирующего потока элемента лопасти Wr.

Угол атаки элемента лопасти

 

Углом атаки элемента лопасти ar называется угол, заключенный между вектором скорости результирующего потока и хордой профиля элемента (рис. 1.7). Определяется по формуле: ar=jr- br, где jr - угол установки элемента; br - угол притекания элемента, определяющий положение результирующего потока относительно КПВ.

tgbr=Voc/Vэф=(Vi+Vy+Vвзм+Vsinaн)/(wнr+Vosiny).

 

Из формулы следует, что углы атаки элементов лопасти зависят от следую­щих факторов: шага НВ, вертикальной обдувки, поступательной скорос­ти, угла атаки НВ, частоты вращении НВ и положения элемента на оме­таемой поверхности (азимута, радиуса). При перемещении рычагов управления пилот изменяет углы установки лопастей, а также углы атаки НВ, тем самым воздействуя на углы атаки элементов лопасти. В зависимости от углов атаки на лопастях изменяется ха­рактер обтекания элементов лопастей и величина аэродинамических сил.

 

Контрольные вопросы

 

1.Какие преимущества имеет теория элемента лопасти перед им­пульсной теорией?

2.Что понимается под эффективной скоростью обтекания элемента лопасти?

3.Что представляет собой осевая скорость обтекания элемента?

 

4. Как изменяется эффективная скорость в зависимости от азимута лопасти: в осевом потоке? В косом потоке?

5.Как изменяется эффективная скорость в зависимости от радиуса элемента?

6.Как изменяются скорости обтекания наступающих и отступающих лопастей при работе НВ в косом потоке?

7.Что представляет собой обратное обтекание лопастей? В чем при­чина образования зоны обратного обтекания, и какие факторы влияют на ее размер?

8.Как влияет обратное обтекание элементов на работу НВ? Какие ограничения вводятся по зоне обратного обтекания?

9.Что представляет собой результирующая скорость обтекания эле­мента лопасти? Что понимается под углом атаки элемента лопасти? Какие основ­ные факторы полета влияют на углы атаки лопастей НВ?