Acasă » înregistrare » Fundamentele aerodinamicii rotorului. Formula caracteristică a cursurilor de proiectare a forței de ridicare a elicopterului

Fundamentele aerodinamicii rotorului. Formula caracteristică a cursurilor de proiectare a forței de ridicare a elicopterului

Calculul șurubului poate fi împărțit condiționat în trei etape succesive.

Scopul primei etape a calculului este de a determina raza așteptată, forța și randamentul elicei.

Datele inițiale ale primei etape sunt:

Este recomandabil să efectuați calculul folosind sistem international unități SI.

Dacă viteza șurubului este dată în rotații pe minut, atunci folosind formula

Trebuie convertit în radiani pe secundă.

Viteza calculată a elicei V este selectată în funcție de scopul ALS și de valoare

Unde K este raportul maxim calculat de susținere la tracțiune al unei aeronave ultraușoare; m - greutatea la decolare.

Când E
Cu valori de E de la 1000 la 1500, este recomandabil să se ia viteza de zbor de croazieră V cr ca viteza calculată a elicei V o.

Și pentru valorile E mai mari de 1500, viteza calculată poate fi luată ca viteza calculată prin formula

Atunci când alegeți V o, trebuie să țineți cont de faptul că, pentru o anumită putere a motorului, o scădere a vitezei calculate V duce la o scădere a vitezei maxime de zbor, iar creșterea acesteia duce la o deteriorare a caracteristicilor de decolare. a aeronavei.

Pe baza condiției de prevenire a fluxurilor transonice, viteza capătului lamei u . nu trebuie să depășească 230 ... 250 m/s și numai în cazuri individuale atunci când nu trebuie să instaleze o cutie de viteze și șurubul nu poate elimina întreaga putere a motorului, este permisă până la 260 m / s.

Valoarea inițială a eficienței dorite peste 0,8 pentru viteză mare și peste 0,75 pentru ALS cu viteză mică este inadecvată de ales, deoarece în practică acest lucru nu este fezabil. Treapta de scădere a acestuia poate fi făcută inițial egală cu 0,05 și apoi redusă pe măsură ce se apropie de valoarea reală a eficienței.

Pe baza datelor inițiale, se determină secvenţial următoarele:

Dacă raza necesară R se dovedește a fi mai mare decât limita R GR, atunci aceasta înseamnă că eficiența specificată inițial nu poate fi obținută. Trebuie să reduceți cu cantitatea selectată și să repetați ciclul, începând cu definirea unei noi valori? .

Ciclul se repetă până când condiția RR GR este îndeplinită. Dacă această condiție este îndeplinită, atunci se verifică dacă viteza periferică a capătului lamei u K nu depășește valoarea admisă u K.GR.

Dacă u K u K.GR, atunci o nouă valoare este setată cu o valoare mai mică decât cea anterioară, iar ciclul se repetă.

După determinarea valorilor razei R, împingerii P și eficiența elicei, puteți trece la a doua etapă a calculului.

A doua etapă a calculului elicei

Scopul celei de-a doua etape a calculului este de a determina tracțiunea, consumul de energie și dimensiunile geometrice elice.

Datele inițiale pentru a doua etapă a calculului sunt:

Pentru calcule, paleta elicei (Fig. 6. 7)

Figura 6.7 Efectul de forță al curgerii asupra elementelor palei elicei

Este împărțit într-un număr finit de secțiuni cu dimensiuni bR.. Se presupune că în fiecare secțiune selectată nu există nicio răsucire a lamei, iar vitezele și unghiurile curgerii de-a lungul razei nu se modifică. Cu o scădere a lui R, adică cu o creștere a numărului de secțiuni luate în considerare, eroarea cauzată de ipoteza acceptată scade. Practica arată că dacă pentru fiecare secțiune luăm vitezele și unghiurile inerente secțiunii sale centrale, atunci eroarea devine nesemnificativă atunci când lama este împărțită în 10 secțiuni cu R = 0,1r. În acest caz, putem presupune că primele trei secțiuni numărat de la axa elicei nu se dă tracțiunea, în timp ce se consumă 4 ... 5% din puterea motorului. Astfel, este recomandabil să efectuați calculul pentru șapte secțiuni de la =0,3 la =1,0.

Setați suplimentar:

Inițial, este recomandabil să setați lățimea relativă maximă a lamei pentru elicele din lemn la 0,08.

Legea de modificare a lățimii palei și a grosimii relative poate fi stabilită sub forma unei formule, tabel sau desen al elicei (Fig. 6. 1).

Figura 6.1 Elice cu pas fix

Unghiurile de atac ale secțiunilor selectate sunt stabilite de proiectant, ținând cont de raportul invers de ridicare-tragere. Valorile coeficienților Su și K=1/ sunt preluate din graficele din fig. 6.4 și 6.5, ținând cont de profilul selectat și de valorile și .

Fig. 6.4 Dependența coeficientului forței de susținere și a raportului de ridicare la tracțiune inversă de unghiul de atac și grosimea relativă a profilului aerodinamic VS-2

Figura 6.5 Dependența coeficientului de portanță și a raportului invers de ridicare la tracțiune de unghiul de atac și grosimea relativă a profilului aerodinamic RAF-6

Primul pas al celei de-a doua etape a calculului este determinarea vitezei de curgere V în planul elicei. Această viteză este determinată de formulă

Obținut din soluția comună a ecuațiilor de forță și debit de aer care trece prin zona măturată de elice.

Valorile estimate ale forței P, razei R și aria S ohm sunt luate din prima etapă a calculului.

Dacă, în urma calculului, se dovedește că puterea consumată de șurub diferă de puterea disponibilă cu cel mult 5 ... 10%, atunci a doua etapă a calculului poate fi considerată finalizată.

Dacă puterea consumată de elice diferă de puterea disponibilă cu 10 ... 20%, atunci este necesară creșterea sau micșorarea lățimii palei, având în vedere că puterea consumată și forța elicei se modifică aproximativ proporțional cu coarda lamei. Diametrul, grosimile relative și unghiurile de instalare ale secțiunilor rămân neschimbate.

În unele cazuri, se poate dovedi că puterea consumată de elice și împingerea acesteia diferă cu mai mult de 20% de cele așteptate din rezultatele primei etape a calculului. În acest caz, în funcție de raportul dintre capacități consumate și disponibile

Cu ajutorul graficului (Fig. 6. 10), se determină valorile coeficienților k R și k P. Acești coeficienți arată de câte ori este necesară modificarea razei și a forței estimate a elicei, care sunt cele inițiale pentru a doua etapă a calculului. După aceea, a doua etapă a calculului se repetă.

Figura 6.10 Dependența factorilor de corecție de raportul dintre capacități consumate și disponibile

La sfârșitul celei de-a doua etape a calculului, dimensiunile geometrice ale șurubului necesare pentru fabricare (R, r, b, c și ) în unități convenabile pentru fabricarea acestuia sunt rezumate într-un tabel.

A treia etapă a calculului elicei

Scopul celei de-a treia etape este de a testa rezistența elicei. Această etapă a calculului se reduce la determinarea sarcinilor care acționează în diverse secțiuni ale palelor și compararea acestora cu cele admisibile, ținând cont de geometria și materialul din care sunt realizate paletele.

Pentru a determina sarcinile, lama este împărțită în elemente separate, ca în a doua etapă a calculului, începând de la secțiunea =0,3 cu un pas de la 0,1 la =1.

Fiecare element selectat al lamei cu o masă m pe o rază r (Fig. 6. 11) este supus unei forțe de inerție

Figura 6.11 Efectul de forță al forțelor aerodinamice asupra elementului paletei elicei

Și forța aerodinamică elementară F. Sub influența acestor forțe, din toate secțiunile elementare, lama se întinde și se îndoaie. Ca urmare, în materialul lamei apar tensiuni de tracțiune-compresie. Cel mai încărcat (Fig. 6. 12)

Figura 6.12 Distribuția tensiunilor în secțiunea palei elicei

Fibrele părții posterioare a lamei se dovedesc a fi, deoarece în aceste fibre tensiunile din forțele de inerție și momentul încovoietor se adună. Pentru a asigura o rezistență dată, este necesar ca tensiunile reale în aceste zone, care sunt cele mai îndepărtate de axa secțiunii lamei, să fie mai mici decât cele admise pentru materialul selectat.

Valorile razelor r necesare calculelor, pe care se află secțiunile lamei luate în considerare, coardele b, grosimi relative și forțele F, sunt preluate din tabelele din a doua etapă a calculului. Apoi, pentru fiecare secțiune sunt determinate secvenţial:

Factorul de umplere k 3 depinde de profilul utilizat pentru șurub. Pentru cele mai comune profile de șuruburi, este: Clark-Y-k 3 =0,73; BC-2-k 3 = 0,7 și RAF-6-k 3 = 0,74.

După calcularea valorilor lui P pe fiecare secțiune individuală, acestea sunt însumate de la capătul liber al lamei la secțiunea considerată. Împărțind forța totală care acționează în fiecare secțiune luată în considerare la aria acestei secțiuni, se pot obține solicitări de tracțiune din forțele inerțiale.

Tensiunile de încovoiere ale lamei sub influența forțelor aerodinamice F sunt determinate ca pentru o grindă în consolă cu o sarcină distribuită neuniform.

După cum sa menționat mai devreme, tensiunile maxime vor fi în fibrele din spate ale lamei și sunt definite ca suma tensiunilor din forțele inerțiale și aerodinamice. Mărimea acestor tensiuni nu trebuie să depășească 60 ... 70% din rezistența la tracțiune a materialului lamei.

Dacă rezistența lamei este asigurată, atunci calculul elicei poate fi considerat complet.

Dacă rezistența lamei nu este asigurată, atunci este necesar fie să alegeți un alt material, mai durabil, fie, prin creșterea lățimii relative a lamei, repetați toate cele trei etape ale calculului.

Dacă lățimea relativă a lamei depășește 0,075 pentru elicele din lemn de esență tare și 0,09 pentru elicele din lemn de moale, atunci nu este nevoie să efectuați a treia etapă a calculului, deoarece rezistența necesară va fi cu siguranță asigurată.

pe baza materialelor: P.I. Chumak, V.F Krivokrysenko „Calcul și proiectarea ALS”

Introducere

Proiectarea elicopterului este un proces complex care se dezvoltă în timp, împărțit în etape și etape de proiectare interdependente. Aeronava creată trebuie să se întâlnească cerinte tehniceși să respecte caracteristicile tehnice și economice specificate în termenii de referință pentru proiectare. Termenii de referință conțin descrierea inițială a elicopterului și caracteristicile sale de performanță, oferind un nivel ridicat eficiență economicăși competitivitatea mașinii proiectate, și anume: capacitatea de transport, viteza de zbor, raza de acțiune, plafonul static și dinamic, resursa, durabilitatea și costul.

Termenii de referință sunt precizați în etapa cercetării pre-proiect, în cadrul căreia se efectuează o căutare de brevet, analiza soluțiilor tehnice existente, lucrări de cercetare și dezvoltare. Sarcina principală a cercetării pre-proiectare este căutarea și verificarea experimentală a noilor principii de funcționare a obiectului proiectat și a elementelor acestuia.

În etapa de proiectare preliminară, se selectează o schemă aerodinamică, se formează aspectul elicopterului și se efectuează calculul parametrilor principali pentru a asigura atingerea performanței de zbor specificate. Acești parametri includ: masa elicopterului, puterea sistem de propulsie, dimensiunile rotorului principal și de coadă, masa combustibilului, masa instrumentelor și echipamentelor speciale. Rezultatele calculului sunt utilizate în dezvoltare diagrama de dispunere elicopter și întocmirea unui bilanţ pentru a determina poziția centrului de masă.

Proiectarea unităților și componentelor individuale ale elicopterului, ținând cont de soluțiile tehnice selectate, se realizează în etapa de dezvoltare a unui proiect tehnic. În același timp, parametrii unităților proiectate trebuie să satisfacă valorile corespunzătoare proiectului de proiect. Unii dintre parametrii pot fi rafinați pentru a optimiza designul. În timpul proiectării tehnice, se efectuează calculele de rezistență aerodinamică și cinematică ale unităților, precum și alegerea materialelor structurale și a schemelor structurale.

În etapa de proiectare detaliată, execuția desenelor de lucru și de asamblare ale elicopterului, specificații, liste de alegere și alte documentatie tehnicaîn conformitate cu standardele acceptate

Această lucrare prezintă o metodologie de calcul a parametrilor unui elicopter în stadiul de proiectare preliminară, care este utilizată pentru finalizarea unui proiect de curs la disciplina „Proiectare elicopter”.

1. Calculul greutății la decolare a unui elicopter de prima aproximare

- masa sarcinii utile, kg; - masa echipajului, kg. - raza de zbor

kg.

2. Calculul parametrilor rotor elicopter

2.1 Raza R, m, rotorul principal al unui elicopter cu un singur rotor se calculează prin formula:

, - greutatea la decolare elicopter, kg;

g- accelerația de cădere liberă egală cu 9,81 m/s 2 ;

p- sarcina specifică pe zona măturată de rotorul principal,

p =3,14.

Valoarea specifică a sarcinii p pentru zona măturată de şurub se selectează conform recomandărilor prezentate în lucrarea /1/: unde p = 280

Acceptăm raza rotorului principal egală cu R = 7.9

Viteză unghiulară w, s -1 , rotația rotorului principal este limitată de viteza circumferențială w R capetele palelor, care depinde de greutatea la decolare

elicopter şi făcut w R = 232 m/s.

cu -1.

rpm

2.2 Densitățile relative ale aerului pe tavane statice și dinamice

2.3 Calculul vitezei economice în apropierea solului și pe plafonul dinamic

Se determină aria relativă

placă nocivă echivalentă: , unde S uh = 2.5

Se calculează valoarea vitezei economice în apropierea solului V h, km/h:

Unde eu

km/h.

Se calculează valoarea vitezei economice pe plafonul dinamic V din, km/h:

Unde eu\u003d 1,09 ... 1,10 - coeficient de inducție.

km/h.

2.4 Se calculează valorile relative ale vitezelor maxime și economice ale zborului orizontal pe plafonul dinamic:

Unde Vmax=250 km/h și V din\u003d 182,298 km / h - viteza de zbor;

w R=232 m/s - viteza periferică a palelor.

2.5 Calculul raporturilor admisibile ale coeficientului de tracțiune la umplerea rotorului principal pentru viteza maximă în apropierea solului și pentru viteza economică pe plafonul dinamic:

pripri

2.6 Coeficienții de tracțiune a rotorului principal în apropierea solului și la plafonul dinamic:

2.7 Calculul umplerii rotorului principal:

Umplerea rotorului s calculat pentru cazurile de zbor la viteze maxime și economice:

;

Ca valoare de umplere estimată s rotor, cea mai mare valoare este luată de la s VmaxȘi s V din .

Introducere

Proiectarea elicopterului este un proces complex care se dezvoltă în timp, împărțit în etape și etape de proiectare interdependente. Aeronava creată trebuie să îndeplinească cerințele tehnice și să respecte caracteristicile tehnice și economice specificate în specificația de proiectare. Caietul de sarcini conțin descrierea inițială a elicopterului și a caracteristicilor de performanță ale acestuia, care asigură o eficiență economică și competitivitate ridicată a mașinii proiectate și anume: capacitatea de transport, viteza de zbor, raza de acțiune, plafonul static și dinamic, resursa, durabilitatea și costul.

În etapa de proiectare preliminară, se selectează o schemă aerodinamică, se formează aspectul elicopterului și se efectuează calculul parametrilor principali pentru a asigura atingerea performanței de zbor specificate. Acești parametri includ: masa elicopterului, puterea sistemului de propulsie, dimensiunile rotoarelor principale și de coadă, masa combustibilului, masa instrumentelor și echipamentelor speciale. Rezultatele calculelor sunt utilizate în elaborarea schemei de dispunere a elicopterului și în pregătirea bilanțului pentru a determina poziția centrului de masă.

În etapa de proiectare detaliată, desenele de lucru și de asamblare ale elicopterului, specificațiile, listele de ambalare și alte documentații tehnice sunt pregătite în conformitate cu standardele acceptate.

1. Calculul greutății la decolare a unui elicopter de prima aproximare

unde este masa sarcinii utile, kg;

Greutatea echipajului, kg.

Raza de zbor

kg.

2. Calculul parametrilor rotorului principal al unui elicopter

2.1 Raza R, m, rotor principal elicopter cu un singur rotorcalculat prin formula:

unde este greutatea la decolare a elicopterului, kg;

g- accelerație de cădere liberă egală cu 9,81 m/s 2 ;

p - sarcina specifică pe zona măturată de rotorul principal,

 =3,14.

Valoarea specifică a sarciniippentru zona măturată de şurub se selectează conform recomandărilor prezentate în lucrarea /1/: undep= 280

Acceptăm raza rotorului principal egală cuR= 7.9

Viteză unghiulară , din -1 , rotația rotorului principal este limitată de viteza periferică Rcapetele palelor, care depinde de greutatea la decolare a elicopterului și se ridică la R= 232 m/s.

din -1 .

rpm

2.2 Densitățile relative ale aerului pe tavane statice și dinamice

2.3 Calculul vitezei economice în apropierea solului și pe plafonul dinamic

Aria relativă a plăcii dăunătoare echivalente este determinată:

UndeS uh = 2.5

Se calculează valoarea vitezei economice în apropierea solului V h , km/h:

Undeeu = 1,09…1,10 - coeficientul de inductie.

km/h.

Se calculează valoarea vitezei economice pe plafonul dinamic V din , km/h:

Undeeu = 1,09…1,10 - coeficientul de inductie.

km/h.

2.4 Se calculează valorile relative ale maximului și economic pe plafonul dinamic viteze orizontale de zbor:

UndeV max =250 km/h șiV din \u003d 182,298 km / h - viteza de zbor;

 R=232 m/s - viteza periferică a palelor.

2.5 Calculul raporturilor admisibile ale coeficientului de tracțiune la umplerea rotorului principal pentru viteza maximă în apropierea solului și pentru viteza economică pe tavanul dinamic:

2.6 Coeficienții de tracțiune a rotorului principal în apropierea solului și la plafonul dinamic:

2.7 Calculul umplerii rotorului principal:

Umplerea rotorului  calculat pentru cazurile de zbor la viteze maxime și economice:

;

Ca valoare de umplere estimată  rotor, cea mai mare valoare este luată de la  Vmax Și  V din :

Accept

lungimea coardei b si alungirea  palele rotorului vor fi egale cu:

, Unde z l - numărul de pale ale rotorului ( z l =3)

2.8 Creșterea relativă a forței rotorului principalpentru a compensa rezistența aerodinamică a fuselajului și a cozii orizontale:

Unde S f - zona proiecției orizontale a fuselajului;

S al - aria penajului orizontal.

S f =10 m 2 ;

S al = 1,5 m 2 .

3. Calculul puterii sistemului de propulsie a elicopterului.

3.1 Calculul puterii atunci când plutiți pe un tavan static:

Puterea specifică necesară pentru a conduce rotorul principal în modul hover pe un plafon statistic este calculată prin formula:

Unde N H Sf - puterea necesara, W;

m 0 - greutate la decolare, kg;

g - accelerația în cădere liberă, m/s 2 ;

p - sarcina specifica pe zona maturata de rotorul principal, N/m 2 ;

 Sf - densitatea relativa a aerului la inaltimea tavanului static;

 0 - eficienta relativa rotorul principal în modul hover (  0 =0.75);

Creșterea relativă a forței rotorului principal pentru a echilibra rezistența aerodinamică a fuselajului și a cozii orizontale:

3.2 Calculul puterii specifice în zbor la nivel la viteză maximă

Puterea specifică necesară pentru a antrena rotorul principal în zbor la nivel la viteza maximă este calculată prin formula:

unde este viteza periferică a capetelor lamelor;

- placă nocivă echivalentă relativă;

eu uh - coeficient de inducție, determinat în funcție de viteza de zbor după următoarele formule:

, la km/h,

, la km/h.

3.3 Calculul puterii specifice în zbor la un plafon dinamic cu viteză economică

Puterea specifică pentru a antrena rotorul principal pe un plafon dinamic este:

Unde  din - densitatea relativă a aerului pe tavanul dinamic,

V din - viteza economică a elicopterului pe plafonul dinamic,

3.4 Calculul puterii specifice în zbor lângă sol la viteză economică în cazul unei defecțiuni a motorului în timpul decolării

Puterea specifică necesară pentru a continua decolarea la viteză economică în cazul defectării unui motor este calculată prin formula:

unde este viteza economică în apropierea solului,

3.5 Calculul puterilor reduse specifice pentru diferite cazuri de zbor

3.5.1 Puterea specifică redusă atunci când plutiți pe un tavan static este:

unde este caracteristica specifică a accelerației, care depinde de înălțimea plafonului static H Sf și se calculează cu formula:

 0 - factorul de utilizare a puterii a sistemului de propulsie în modul hover, a cărui valoare depinde de greutatea la decolare a elicopteruluim 0 :

la m 0 < 10 тонн

la 10 25 tone

la m 0 > 25 de tone

3.5.2 Puterea specifică redusă în zbor la nivel la viteză maximă este:

Unde - factor de utilizare a puterii la viteza maximă de zbor,

- Caracteristicile clapetei de accelerație ale motoarelor, în funcție de viteza de zbor V max :

;

3.5.3 Putere specifică redusă în zbor la plafon dinamic cu viteză economică V din este egal cu:

și - niveluri de accelerare a motorului în funcție de înălțimea plafonului dinamic H și viteza de zbor V din conform următoarelor caracteristici ale accelerației:

;

3.5.4 Puterea specifică redusă în zbor în apropierea solului cu o viteză economică în cazul defectării unui motor la decolare este egală cu:

unde este factorul de utilizare a puterii la viteza economică de zbor,

- gradul de accelerare a motorului în modul de urgență,

n = 2 - numărul de motoare de elicopter.

3.5.5 Calculul puterii necesare sistemului de propulsie

Pentru a calcula puterea necesară a sistemului de propulsie, se selectează valoarea maximă a puterii specifice reduse:

Puterea necesară N sistemul de propulsie a elicopterului va fi egal cu:

Unde m 01 - greutatea la decolare a elicopterului,

g = 9,81 m 2 /s - accelerația de cădere liberă.

3.6 Alegerea motoarelor

Acceptă două motoare cu turboaxVK-2500(TV3-117VMA-SB3) puterea totală a fiecăruia N =1,405∙10 6 mar

MotorVK-2500(TV3-117VMA-SB3) conceput pentru instalare pe elicoptere de nouă generație, precum și pentru înlocuirea motoarelor pe elicopterele existente pentru a le îmbunătăți performanța de zbor. A fost creat pe baza unui motor de serie certificat TV3-117VMA și este produs la Întreprinderea Unitară de Stat Federal „Uzina numită după V.Ya. Klimov”.

4. Calculul masei de combustibil

Pentru a calcula masa de combustibil care oferă un interval de zbor dat, este necesar să se determine viteza de croazierăV kr . Calculul vitezei de croazieră se realizează prin metoda aproximărilor succesive în următoarea secvență:

a) se ia valoarea vitezei de croazieră din prima aproximare:

km/h;

b) se calculează coeficientul de inducţie eu uh :

la km/h

c) se determină puterea specifică necesară pentru a antrena rotorul principal în zbor în regim de croazieră:

unde este valoarea maximă a puterii specifice reduse a sistemului de propulsie,

- modificarea coeficientului de putere in functie de viteza de zbor V kr 1 , calculat prin formula:

d) Viteza de croazieră a celei de-a doua aproximări se calculează:

e) Se determină abaterea relativă a vitezelor primei și celei de-a doua aproximări:

Când viteza de croazieră a primei aproximări este rafinată V kr 1 , se ia egal cu viteza calculată a celei de-a doua aproximări . Apoi calculul se repetă de la punctul b) și se termină cu condiția .

Consumul specific de combustibil este calculat prin formula:

unde este coeficientul de modificare a consumului specific de combustibil în funcție de modul de funcționare al motoarelor;

- coeficientul de modificare a consumului specific de combustibil în funcție de viteza de zbor,

- consum specific de combustibil în modul decolare.

În cazul zborului în regim de croazieră, se acceptă următoarele:

;

la kW;

la kW.

kg/Wh,

Masa de combustibil cheltuită în zbor m T va fi egal cu:

unde este puterea specifică consumată la viteza de croazieră,

- viteză de croazieră,

L - raza de zbor.

kg.

5. Determinarea masei componentelor și ansamblurilor elicopterului.

5.1 Masa palelor rotorului principal este determinată de formula:

Unde R - raza rotorului,

 - umplerea rotorului principal,

kg,

5.2 Masa butucului rotorului principal este calculată prin formula:

Unde k mar - coeficientul de greutate al bucșelor de design modern,

k l - coeficientul de influență a numărului de lame asupra masei bucșei.

Puteți lua în considerare:

kg/kN,

prin urmare, ca rezultat al transformărilor, obținem:

Pentru a determina masa butucului rotorului principal, este necesar să se calculeze forța centrifugă care acționează asupra palelor.N CB (în kN):

kN,

kg.

5.3 Masa sistemului de control al rapelului, care include platoul oscilant, amplificatoarele hidraulice, sistemul hidraulic de control al rotorului principal este calculat prin formula:

Unde b - coarda lamei,

k hui - coeficientul de greutate al sistemului de control booster, care poate fi luat egal cu 13,2 kg/m 3 .

kg.

5.4 Greutatea sistemului de control manual:

Unde k RU - coeficientul de greutate al sistemului de control manual, luat pentru elicopterele cu un singur rotor egal cu 25 kg/m.

kg.

5.5 Masa cutiei de viteze principale depinde de cuplul pe arborele rotorului principal și se calculează prin formula:

Unde k ed - factor de ponderare, a cărui valoare medie este de 0,0748 kg / (Nm) 0,8 .

Cuplul maxim pe arborele rotorului principal este determinat prin puterea redusă a sistemului de propulsieN și viteza șurubului  :

Unde  0 - factorul de utilizare a puterii sistemului de propulsie, a cărui valoare este luată în funcție de greutatea la decolare a elicopteruluim 0 :

la m 0 < 10 тонн

la 10 25 tone

la m 0 > 25 de tone

N∙m,

Masa cutiei de viteze principale:

kg.

5.6 Pentru a determina masa unităților de antrenare a rotorului de coadă, se calculează forța acestuia T rv :

Unde M nv - cuplul pe arborele rotorului,

L rv - distanta dintre axele suruburilor principale si cele ale cozii.

Distanța dintre axele șuruburilor principale și de coadă este egală cu suma razelor și jocului lor  între capetele lamelor lor:

Unde  - distanță luată egală cu 0,15 ... 0,2 m,

este raza rotorului de coadă, care, în funcție de greutatea la decolare a elicopterului, este:

la oră,

la or.

Putere N rv , cheltuită pentru rotația rotorului de coadă, se calculează prin formula:

Unde  0 - randamentul relativ al rotorului de coadă, care poate fi luat egal cu 0,6 ... 0,65.

Cuplu M rv transmis de arborele de direcție este egal cu:

N∙m,

unde este frecvența de rotație a arborelui de direcție,

din -1 ,

Cuplul transmis de arborele de transmisie, N∙m, la o viteză de rotație n în = 3000 rpm este egal cu:

N∙m,

Greutate m în arbore de transmisie:

Unde k în - factor de ponderare pentru arborele de transmisie, care este egal cu 0,0318 kg / (Nm) 0,67 . kg

Valoarea forței centrifuge N cbr care acționează asupra palelor rotorului de coadă și este percepută de balamalele butucului,

Greutatea butucului rotorului de coadă m marţi calculat folosind aceeași formulă ca și pentru rotorul principal:

Unde N CB - forta centrifuga care actioneaza asupra lamei,

k mar - factor de greutate pentru bucșă, luat egal cu 0,0527 kg/kN 1,35

k z - factor de ponderare în funcție de numărul de lame și calculat prin formula: kg,

Masa echipamentului electric al elicopterului se calculează prin formula:

Unde L rv - distanța dintre axele șuruburilor principale și de coadă,

z l - numărul de pale ale rotorului,

R - raza rotorului,

 l - alungirea relativă a palelor rotorului principal,

k etc Și k e-mail - coeficienți de greutate pentru firele electrice și alte echipamente electrice, ale căror valori sunt egale cu:

Calculul și construcția polarilor de aterizare 3.4 Plată si constructii... / S 0,15 10. Date generale 10.1 Scoate greutate aeronave kg m0 880 10 ...

Plată caracteristicile de performanță ale aeronavei An-124

Lucrare de testare >> Transport

Cursuri de aerodinamică " Plată caracteristici aerodinamice O aeronavă... și tipul de motoare Scoateîmpingerea unui singur motor Scoate puterea unui motor... TRD 23450 - Decolare greutate aeronave Greutate Aeronavă echipată goală Sarcină plătită...

Plată legea de control al mișcării longitudinale a aeronavei

Lucru de curs>> Transport

Schimbarea poziției mobilului mase accelerometrul este fixat printr-un sistem potentiometric sau... de control. Ca instrument calcule se recomanda folosirea pachetului MATLAB, ... in zbor; b) când este parcat scoate bandă; c) în cădere liberă...

Pregătirea înainte de zbor

Examinare >> Aviație și astronautică

Real scoate masa se determină viteza de luare a deciziilor V1. Plată limită de sarcină utilă Neschimbată greutate = greutate ...

Istoria filmului Dacă va fi război mâine

Rezumat >> Cultură și artă

...) Greutate gol: 1.348 kg Normal scoate greutate: 1 765 kg Maxim scoate greutate: 1.859 kg Greutate combustibil... caracteristici: Calibru, mm 152,4 Plată, pers. 10 Greutateîn poziția de depozitare, kg 4550 ...

Calculați forța rotorului principal. Dacă luăm în considerare suprafața (aria F), măturată de șurub în timpul rotației acestuia, ca un plan impenetrabil, atunci vom vedea că presiunea pi acționează pe acest plan de sus, iar presiunea p2 de jos, iar p-2 este mai mare decât px.

Din a doua lege a mecanicii se știe că o masă primește accelerație numai atunci când asupra ei acționează o anumită forță. Mai mult, această forță este egală cu produsul dintre masă și accelerație și este direcționată în direcția accelerației (în cazul nostru, în jos).

Ce este această putere? Pe de o parte, este evident că această forță este rezultatul acțiunii șurubului asupra aerului. Pe de altă parte, nu-i așa? forța conform celei de-a treia legi a mecanicii trebuie să corespundă cu magnitudinea egală și direcția opusă a efectului aerului asupra șurubului. Acesta din urmă nu este altceva decât forța de împingere a elicei.

Cu toate acestea, dacă ne uităm la un dinamometru care măsoară forța reală a elicei, constatăm că calculul nostru este oarecum inexact. În realitate, împingerea va fi mai mică, întrucât am considerat funcționarea elicei ca fiind ideală și nu am ținut cont de pierderile de energie datorate frecării și învârtirii curentului de aer din spatele elicei.

De fapt, particulele de aer se apropie de șurub având nu doar o viteză inductivă pe direcția axială, perpendiculară pe planul de rotație, ci și o viteză de răsucire. Prin urmare, atunci când se calculează vitezele inductive de aspirație și de evacuare u2, se ia în considerare și turbionarea aerului în timpul rotației rotorului principal.

În formula de tracțiune, coeficientul de portanță su este similar cu coeficientul de tracțiune; viteza de zbor corespunde vitezei circumferențiale a capetelor palelor elicei, având o rază r și viteza unghiulară, aria aripii 5 corespunde cu aria discului măturat de elice, lg2. Coeficientul este determinat din curba de purjare a unei elice date la diferite unghiuri de atac.

Valoarea coeficientului de tracțiune adimensională pentru o elice specifică, deja creată, care funcționează într-un mod dat, poate fi calculată prin împărțirea forței de tracțiune a elicei T, exprimată în kilograme, la produsul altor parametri ai elicei, care are și dimensiunea forței de tracțiune kg. .

Am stabilit că, dacă forța de susținere a unei aeronave este creată prin aruncarea aerului în jos pe aripă, atunci forța de portanță a unui elicopter este creată prin aruncarea aerului în rotorul principal.

Când elicopterul are o viteză înainte, atunci, în mod natural, volumul de aer aruncat în jos crește.

Din această cauză, cu cheltuirea aceleiași puteri, rotorul principal al unui elicopter cu viteză de translație dezvoltă mai multă forță decât rotorul unui elicopter suspendat.

Și invers, pentru a crea aceeași forță, trebuie transferată mai puțină putere la elicea unui elicopter care are viteză înainte decât la elicea unui elicopter suspendat.

Scăderea puterii necesare cu o creștere a vitezei are loc doar până la o anumită valoare a vitezei, la care o creștere a rezistenței aerului la mișcarea elicopterului nu numai că absoarbe câștigul de putere, ci chiar necesită creșterea acesteia din urmă.

forta de ridicareși împingerea pentru mișcarea de translație a elicopterului sunt create folosind rotorul principal. Prin aceasta, diferă de un avion și un planor, în care forța de ridicare atunci când se mișcă în aer este creată de suprafața portantă - aripa, conectată rigid la fuzelaj, iar împingerea - de o elice sau motor turboreactor(Fig. 6).

În principiu, zborul unui avion și al unui elicopter poate fi comparat. În ambele cazuri, forța de ridicare este creată datorită interacțiunii a două corpuri: aer și o aeronavă (avion sau elicopter).

Conform legii egalității de acțiune și reacție, rezultă că cu ce forță aeronava acționează asupra aerului (greutate sau gravitație), cu aceeași forță aerul acționează asupra aeronavei (forța de ridicare).

În timpul zborului unei aeronave, are loc următorul fenomen: un flux de aer care se apropie curge în jurul aripii și se înclină în jos în spatele aripii. Dar aerul este un mediu inseparabil, destul de vâscos, și nu numai stratul de aer situat în imediata apropiere a suprafeței aripii, ci și straturile învecinate participă la această cosire. Astfel, atunci când curge în jurul unei aripi, un volum destul de semnificativ de aer este teșit înapoi în fiecare secundă, aproximativ egal cu volumul unui cilindru, în care secțiunea transversală este un cerc cu un diametru egal cu anvergura aripilor, iar lungimea este viteza de zbor pe secundă. Acesta nu este altceva decât un al doilea flux de aer implicat în crearea forței de susținere a aripii (Fig. 7).

Orez. 7. Volumul de aer implicat în crearea forței de susținere a aeronavei

Din mecanica teoretică se știe că modificarea impulsului pe unitatea de timp este egală cu forța care acționează:

Unde R - forța de acțiune;

ca urmare a interacţiunii cu aripa aeronavei. În consecință, forța de susținere a aripii va fi egală cu a doua creștere a impulsului de-a lungul verticalei în jetul de ieșire.

Și -viteza de inclinare verticala in spatele aripii in m/sec.În același mod, forța aerodinamică totală a rotorului principal al unui elicopter poate fi exprimată în termeni de debit de aer pe secundă și viteza oblică (viteza indusă a fluxului de aer de ieșire).

Rotorul principal care se rotește mătură suprafața, care poate fi imaginată ca un purtător, similar cu aripa unui avion (Fig. 8). Aerul care curge prin suprafața măturată de rotorul principal, ca rezultat al interacțiunii cu paletele rotative, este aruncat în jos cu viteză inductivă Și.În cazul zborului orizontal sau înclinat, aerul curge către suprafața măturată de rotorul principal la un anumit unghi (suflare oblică). La fel ca o aeronavă, volumul de aer implicat în crearea forței aerodinamice totale a rotorului principal poate fi reprezentat ca un cilindru, în care aria de bază este egală cu suprafața măturată de rotorul principal, iar lungimea este egală cu viteza de zbor, exprimată în m/sec.

Când rotorul principal este pe loc sau în zbor vertical (suflare directă), direcția fluxului de aer coincide cu axa rotorului principal. În acest caz, cilindrul de aer va fi amplasat vertical (Fig. 8, b). Forța aerodinamică totală a rotorului principal este exprimată ca produsul masei de aer care curge prin suprafața măturată de rotorul principal într-o secundă cu viteza inductivă a jetului de ieșire:

viteza inductivă a jetului de ieșire în interior m/sec. Este necesar sa facem o rezerva ca in cazurile luate in considerare atat pentru aripa aeronavei cat si pentru rotorul principal al elicopterului pentru viteza indusa Și viteza inductivă a jetului de ieșire este luată la o anumită distanță de suprafața purtătoare. Viteza inductivă a jetului de aer care apare pe suprafața portantă este de două ori mai mică.

O astfel de interpretare a originii forței de susținere a aripii sau a forței aerodinamice totale a rotorului principal nu este complet exactă și este valabilă doar în cazul ideal. Ea corectează doar fundamental și explică clar sensul fizic al fenomenului. Aici este oportun să remarcăm o circumstanță foarte importantă care decurge din exemplul analizat.

Dacă forța aerodinamică totală a rotorului principal este exprimată ca produsul dintre masa de aer care curge prin suprafața măturată de rotorul principal și viteza inductivă, iar volumul acestei mase este un cilindru a cărui bază este suprafața măturată de rotorul principal, iar lungimea este viteza de zbor, atunci este absolut clar că pentru a crea o tracțiune cu o valoare constantă (de exemplu, egală cu greutatea unui elicopter) la o viteză de zbor mai mare și, prin urmare, cu o viteză mai mare. sunt necesare volumul de aer ejectat, o viteză inductivă mai mică și, în consecință, o putere mai mică a motorului.

Dimpotrivă, pentru a menține elicopterul în aer în timp ce „planează” pe loc, este necesară mai multă putere decât în timpul zborului la o anumită viteză înainte, la care există un contra-flux de aer datorită mișcării elicopterului.

Cu alte cuvinte, cu cheltuirea aceleiași puteri (de exemplu, puterea nominală a motorului), în cazul unui zbor înclinat la o viteză suficient de mare, se poate obține un plafon mai mare decât cu o urcare verticală, când viteza totala de miscare

sunt mai puține elicoptere decât în primul caz. Prin urmare, elicopterul are două plafoane: static la urcarea în zbor vertical și dinamic, când altitudinea se câștigă în zbor înclinat, iar plafonul dinamic este întotdeauna mai mare decât cel static.

Există multe în comun între funcționarea rotorului principal al unui elicopter și elicea unei aeronave, dar există și diferențe fundamentale, care vor fi discutate mai târziu.

Comparând activitatea lor, se poate observa că forța aerodinamică totală și, prin urmare, împingerea rotorului principal al elicopterului, care este o componentă a forței

Rîn direcția axei butucului, întotdeauna mai mult (de 5-8 ori) pentru aceeași putere a motorului și aceeași greutate aeronave datorită faptului că diametrul rotorului principal al elicopterului este de câteva ori mai mare decât diametrul elicei aeronavei. În acest caz, viteza de evacuare a aerului a rotorului principal este mai mică decât viteza de evacuare a elicei.

Cantitatea de forță a rotorului principal depinde în mare măsură de diametrul acestuia.

Dși numărul de revoluții. Dacă diametrul elicei este dublat, tracțiunea acesteia va crește de aproximativ 16 ori; dacă numărul de rotații este dublat, tracțiunea va crește de aproximativ 4 ori. În plus, forța rotorului principal depinde și de densitatea aerului ρ, unghiul paletei φ (pasul rotorului principal),caracteristicile geometrice și aerodinamice ale unei elice date, precum și asupra modului de zbor. Influența ultimilor patru factori este de obicei exprimată în formulele de tracțiune a elicei prin coeficientul de tracțiune un t . .

Astfel, tracțiunea rotorului principal al elicopterului va fi proporțională cu:

- coeficientul de tracțiune............. a r
Trebuie remarcat faptul că valoarea de tracțiune în timpul zborurilor în apropierea solului este influențată de așa-numita „pernă de aer”, datorită căreia elicopterul poate decola de la sol și poate ridica câțiva metri la un consum de energie mai mic decât cel necesar pentru „planare”. ” la o înălțime de 10-15 m. Disponibilitate" pernă de aer”se explică prin faptul că aerul aruncat de elice lovește pământul și este oarecum comprimat, adică îi crește densitatea. Efectul „pernei de aer” este deosebit de puternic atunci când elicea funcționează în apropierea solului. Datorită compresiei aerului, forța rotorului principal în acest caz, cu același consum de energie, crește cu 30-
40%. Cu toate acestea, odată cu distanța de la sol, această influență scade rapid, iar la o altitudine de zbor egală cu jumătate din diametrul elicei, „perna de aer” crește împingerea cu doar 15- 20%. Înălțimea „pernei de aer” este aproximativ egală cu diametrul rotorului principal. În plus, creșterea tracțiunii dispare.
Pentru un calcul aproximativ al forței rotorului principal în modul hover, se utilizează următoarea formulă:
coeficient care caracterizează calitatea aerodinamică a rotorului principal și influența „pernei de aer”. În funcție de caracteristicile rotorului principal, valoarea coeficientului dar atunci când plutește lângă pământ, poate avea valori de 15 - 25.

Rotorul principal al unui elicopter are o proprietate extrem de importantă - capacitatea de a crea portanță în modul de auto-rotație (autorotație) în cazul unei opriri a motorului, ceea ce permite elicopterului să efectueze o coborâre și aterizare sigură cu planare sau parașutism.

Un rotor principal rotativ menține numărul necesar de rotații atunci când planificați sau parașutați, dacă lamele sale sunt mutate la un unghi mic de instalare

(l--5 0) 1 . În același timp, se păstrează forța de ridicare, ceea ce asigură coborârea cu o viteză verticală constantă (6-10 m/s), s scăderea sa ulterioară în timpul alinierii înainte de aterizare la l--1,5 m/sec.

Există o diferență semnificativă în funcționarea rotorului principal în cazul unui zbor cu motor, când puterea de la motor este transferată către elice, iar în cazul zborului în modul de auto-rotație, când primește energie pentru rotiți elicea din fluxul de aer care se apropie, există o diferență semnificativă.

Într-un zbor cu motor, aerul care se apropie intră în rotorul principal de sus sau de sus într-un unghi. Când șurubul funcționează în modul de auto-rotire, aerul curge în planul de rotație de dedesubt sau la un unghi de jos (Fig. 9). Teșirea curgerii din spatele rotorului în ambele cazuri va fi îndreptată în jos, deoarece viteza indusă, conform teoremei impulsului, va fi direcționată direct opus împingerii, adică aproximativ în jos de-a lungul axei rotorului.

Aici vorbim despre unghiul efectiv de instalare, spre deosebire de cel constructiv.

Fundamentele aerodinamicii rotorului. Formula caracteristică a cursurilor de proiectare a forței de ridicare a elicopterului

A doua etapă a calculului elicei

A treia etapă a calculului elicei

Plată caracteristicile de performanță ale aeronavei An-124

Plată legea de control al mișcării longitudinale a aeronavei

Pregătirea înainte de zbor

Istoria filmului Dacă va fi război mâine

Popular