Распределение аэродинамических сил по ометаемой поверхности НВ

Осевое обтекание. Эпюра распределения тяг (подъемных сил) эле­ментов по

длине лопасти для двух азимутов 90 и 270° имеет вид (рис.1.10):

Рис. 1.10 Р аспределение тяг эле­ментов по длине лопасти

Для построения эпюры используется формула тяги элемента допасти: Тr=0,5Ст_rρ( _нr)² ∆Ѕ, где Ст_г - коэффициент тяги элемента, r -радиус элемента, ∆Ѕ - площадь элемента. Расчет показывает, что тя­ги элементов изменяются в зависимости от радиуса. Тяги корневых эле­ментов имеют минимальное значение. По мере увеличения радиуса эле­ментов тяги возрастают пропорционально квадрату окружных ско-

ростей ( _нr)². К концу лопасти тяги (подъемные силы) элементов постепенно уменьшаются, как на крыле конечного размаха, из-за выравнивания давлений над и под лопастью(см. рис.1.10).

Наибольшую тягу имеют элементы на от­носительном радиусе = 0,7. Характер изменения тяг по длине лопастей в любом азимуте одинаков. Геометрическая крутка лопасти НВ обеспечивает более плавное распределение тяг (погонных нагрузок) по длине лопасти.

Каждая лопасть при своем вращении создает силу тяги Т_л (подъемную силу), точка приложения которой (центр давления) находится на удалении r =0,7R_Н от оси вращения НВ. Поэтому на лопасть и втулку действуют изгибаю­щие моменты. В осевом потоке тяги и изгибающие моменты в любом азимуте лопасти одинаковы. Суммарная тяга лопастей – это тяга НВ: Тн=Σ Т_л. Она приложена к центру втулки и действует вдоль оси вращения НВ.

Косое обтекание. Как рассмотрено выше, эффективные скорости об­текания лопастей в косом потоке изменяются в зависимости от азиму­та. Поэтому формула для

 

расчета тяги лопасти имеет вид:

 

Тл=0,5С_ТЛ ρ(ω_нr + V₀ sinΨ)²F_Л,

где Стл - коэффициент тяги лопасти;

ω_нr + V₀ sinΨ - эффективная скорость концевого элемента лопасти;

Fл - площадь лопасти.

Формула показывает, что тяга (подъемная сила) лопасти зависит от ее азимутального положения. Характер изменения тяги лопасти соот­ветствует изменению ее эффективной скорости (рис. 1.6): тяги наступающих лопастей увеличиваются, а тяги отступающих лопастей умень­шаются по сравнению с осевым обтеканием (рис.1.11).

Рис.1.11 Схема НВ с жестким закреплением лопастей

Максимальное значение тя­ги лопасти имеют в азимуте 90°, минимальное - 270° при­чем корневые элементы отступающих лопастей имеют отрицательные тяги, находясь в зоне обратного обтекания. Следовательно, тяги лопастей и их изгибающие

моменты циклически изменяются в зависимости от ази­мута лопасти.

Суммарная тяга лопастей - тяга НВ Тн при жестком закреплении лопастей к втулке действует не вдоль оси НВ, точка ее приложения сме­щена в сторону наступающих лопастей. Поэтому на вертолет со сторо­ны НВ действует так называемый опрокидывающий момент.

Выводы: I. При осевом обтекании НВ аэродинамические силы тяги (подъемные силы) лопастей распределены равномерно по ометаемой поверхности. Изгибающие моменты лопастей при их жестком закреплении одинаковы в любом азимуте.

2. При косом обтекании НВ тяги и изгибающие моменты распределе­ны неравномерно по ометаемой площади: на наступающих лопастях тяги больше, на отступающих - меньше. Чем больше скорость косой обдувки, тем более неравномерный характер имеет распределение аэродинамических сил по ометаемой площади.