ev » kayıt » Rotor aerodinamiğinin temelleri. Helikopter kaldırma kuvveti tasarım kursu karakteristik formülü

Rotor aerodinamiğinin temelleri. Helikopter kaldırma kuvveti tasarım kursu karakteristik formülü

Vidanın hesaplanması şartlı olarak üç ardışık aşamaya ayrılabilir.

Hesaplamanın ilk aşamasının amacı, pervanenin beklenen yarıçapını, itkisini ve verimini belirlemektir.

İlk aşamanın ilk verileri şunlardır:

kullanarak hesaplama yapmanız tavsiye edilir. uluslararası sistem SI birimleri.

Vida hızı dakikadaki devir olarak verilirse, formülü kullanarak

Saniyede radyana dönüştürülmelidir.

Hesaplanan pervane hızı V, ALS'nin amacına ve değerine bağlı olarak seçilir.

K, ultra hafif bir uçağın hesaplanan maksimum kaldırma-sürükleme oranı olduğunda; m - kalkış ağırlığı.

E ne zaman
1000 ila 1500 arasındaki E değerleriyle, V cr seyir uçuş hızının hesaplanan pervane hızı V o olarak alınması tavsiye edilir.

1500'den büyük E değerleri için hesaplanan hız, formülle hesaplanan hız olarak alınabilir.

V o seçerken, belirli bir motor gücü için, V tasarım hızındaki bir azalmanın maksimum uçuş hızında bir azalmaya yol açtığı ve bunun artmasının kalkış özelliklerinde bir bozulmaya yol açtığı gerçeği dikkate alınmalıdır. uçağın

Transonik akışların önlenmesi koşuluna bağlı olarak, bıçağın ucunun hızı u . 230 ... 250 m / s'yi geçmemeli ve sadece bireysel vakalar bir dişli kutusu takması gerekmediğinde ve vida motorun tam gücünü çıkaramadığında, 260 m / s'ye kadar izin verilir.

Yüksek hız için 0.8'in üzerinde ve düşük hız ALS için 0.75'in üzerinde istenen verimin başlangıç değerinin seçilmesi uygun değildir, çünkü pratikte bu mümkün değildir. Azalma adımı başlangıçta 0,05'e eşit alınabilir ve daha sonra verimliliğin gerçek değerine yaklaştıkça azaltılabilir.

İlk verilere dayanarak, aşağıdakiler sırayla belirlenir:

Gerekli yarıçap R'nin, R GR sınırından daha büyük olduğu ortaya çıkarsa, bu, başlangıçta belirtilen verimliliğin elde edilemeyeceği anlamına gelir. Seçilen miktar kadar azaltmanız ve yeni bir değerin tanımıyla başlayarak döngüyü tekrarlamanız mı gerekiyor? .

Döngü, RR GR koşulu sağlanana kadar tekrarlanır. Bu koşul karşılanırsa, bıçağın u K ucunun çevresel hızının izin verilen u K.GR değerini aşıp aşmadığı kontrol edilir.

u K u K.GR ise, öncekinden daha küçük bir değerle yeni bir değer ayarlanır ve döngü tekrarlanır.

Yarıçap R, itme P ve pervane verimi değerlerini belirledikten sonra hesaplamanın ikinci aşamasına geçebilirsiniz.

Pervane hesaplamasının ikinci aşaması

Hesaplamanın ikinci aşamasının amacı, itme, güç tüketimi ve geometrik boyutları belirlemektir. pervane.

Hesaplamanın ikinci aşaması için ilk veriler şunlardır:

Hesaplamalar için pervane kanadı (Şekil 6. 7)

Şekil 6.7 Pervane kanadının elemanları üzerindeki akışın kuvvet etkisi

Boyutları bR olan sonlu sayıda bölüme ayrılmıştır. Seçilen her bölümde kanat bükülmesi olmadığı ve yarıçap boyunca akışın hızlarının ve açılarının değişmediği varsayılır. R'deki azalmayla, yani incelenen bölüm sayısındaki artışla, kabul edilen varsayımın neden olduğu hata azalır. Uygulama, her bölüm için merkez bölümünde bulunan hızları ve açıları alırsak, bıçak R = 0.1r ile 10 bölüme ayrıldığında hatanın önemsiz hale geldiğini göstermektedir.Bu durumda, ilk üç bölümün olduğunu varsayabiliriz. Pervane ekseninden sayılan itme kuvveti verilmezken, motor gücünün %4... 5'ini tüketir. Bu nedenle, hesaplamanın =0.3'ten =1.0'a kadar yedi bölüm için yapılması tavsiye edilir.

Ek olarak ayarlayın:

Başlangıçta, ahşap pervaneler için maksimum göreceli kanat genişliğinin 0,08 olarak ayarlanması tavsiye edilir.

Bıçağın genişliğindeki ve bağıl kalınlıktaki değişim yasası, bir formül, tablo veya pervane çizimi şeklinde ayarlanabilir (Şekil 6. 1).

Şekil 6.1 Sabit Hatveli Pervane

Seçilen bölümlerin hücum açıları, ters kaldırma-sürükleme oranı dikkate alınarak tasarımcı tarafından belirlenir. Su ve K=1/ katsayılarının değerleri Şekil l'deki grafiklerden alınmıştır. 6.4 ve 6.5, seçilen profil ve ve değerleri dikkate alınarak.

Şekil 6.4 Kanat profili VS-2 için kaldırma kuvveti katsayısına ve hücum açısına ve nispi kalınlığa ters kaldırma-sürükleme oranına bağımlılığı

Şekil 6.5 RAF-6 kanat profili için kaldırma katsayısının ve ters kaldırma-sürükleme oranının hücum açısına ve nispi kalınlığa bağımlılığı

Hesaplamanın ikinci aşamasının ilk adımı, pervane düzleminde akış hızı V'nin belirlenmesidir. Bu hız formül tarafından belirlenir.

Pervane tarafından süpürülen alandan geçen itme ve hava akışı denklemlerinin ortak çözümünden elde edilir.

İtki P, yarıçap R ve alan S ohm'un tahmini değerleri hesaplamanın ilk aşamasından alınır.

Hesaplama sonucunda vida tarafından tüketilen gücün mevcut güçten %5 ... %10'dan fazla farklı olmadığı ortaya çıkarsa, hesaplamanın ikinci aşaması tamamlanmış sayılabilir.

Pervane tarafından tüketilen güç, mevcut güçten %10 ... %20 farklılık gösteriyorsa, pervanenin güç tüketimi ve itkisinin yaklaşık olarak orantılı olarak değiştiği göz önüne alındığında, kanadın genişliğini artırmak veya azaltmak gerekir. bıçağın akoru. Bölümlerin çapı, göreceli kalınlıkları ve montaj açıları değişmeden kalır.

Bazı durumlarda, pervane tarafından tüketilen gücün ve itme gücünün, hesaplamanın ilk aşamasının sonuçlarından beklenenlerden %20'den fazla farklı olduğu ortaya çıkabilir. Bu durumda tüketilen ve kullanılabilir kapasitelerin oranına göre

Grafik kullanılarak (Şekil 6. 10), k R ve k P katsayılarının değerleri belirlenir. Bu katsayılar, hesaplamanın ikinci aşaması için ilk olanlar olan pervanenin tahmini yarıçapını ve itişini kaç kez değiştirmek gerektiğini gösterir. Bundan sonra, hesaplamanın ikinci aşaması tekrarlanır.

Şekil 6.10 Düzeltme faktörlerinin tüketilen ve kullanılabilir kapasite oranına bağımlılığı

Hesaplamanın ikinci aşamasının sonunda imalatı için gerekli vidanın geometrik boyutları (R, r, b, c ve ) imalatına uygun birimler halinde bir tabloda özetlenmiştir.

Pervane hesaplamasının üçüncü aşaması

Üçüncü aşamanın amacı, pervaneyi mukavemet açısından test etmektir. Hesaplamanın bu aşaması, kanatların yapıldığı geometri ve malzeme dikkate alınarak kanatların çeşitli bölümlerinde etki eden yüklerin belirlenmesine ve izin verilenlerle karşılaştırılmasına indirgenir.

Yükleri belirlemek için, kanat, hesaplamanın ikinci aşamasında olduğu gibi, =0.3 bölümünden başlayarak 0.1 ila =1'lik bir adımla ayrı elemanlara bölünür.

Kütlesi m olan bıçağın r yarıçapında (Şekil 6. 11) seçilen her bir elemanı bir atalet kuvvetine maruz kalır.

Şekil 6.11 Pervane kanat elemanı üzerindeki aerodinamik kuvvetlerin kuvvet etkisi

Ve temel aerodinamik kuvvet F. Bu kuvvetlerin etkisi altında, tüm temel bölümlerden kanat gerilir ve bükülür. Sonuç olarak, bıçağın malzemesinde çekme-basınç gerilmeleri ortaya çıkar. En çok yüklenen (Şekil 6. 12)

Şekil 6.12 Pervane kanadının kesitindeki gerilim dağılımı

Bıçağın arka tarafının lifleri, bu liflerde atalet kuvvetlerinden ve eğilme momentinden kaynaklanan gerilimler toplandığından ortaya çıkar. Belirli bir mukavemeti sağlamak için, bıçak bölümünün ekseninden en uzak olan bu alanlardaki gerçek gerilmelerin, seçilen malzeme için izin verilenlerden daha az olması gerekir.

Söz konusu bıçağın bölümlerinin, kirişlerin b, bağıl kalınlıkların ve F kuvvetlerinin bulunduğu hesaplamalar için gerekli yarıçap değerleri, hesaplamanın ikinci aşamasının tablolarından alınmıştır. Daha sonra her bölüm için sırayla belirlenir:

Doldurma faktörü k 3, vida için kullanılan profile bağlıdır. En yaygın vida profilleri için: Clark-Y-k 3 =0.73; BC-2-k 3 =0.7 ve RAF-6-k 3 = 0.74.

Her bir bölümdeki P değerleri hesaplandıktan sonra, kanadın serbest ucundan dikkate alınan bölüme kadar toplanır. İncelenen her bölümde etki eden toplam kuvveti bu bölümün alanına bölerek, atalet kuvvetlerinden çekme gerilmeleri elde edilebilir.

Aerodinamik kuvvetlerin F etkisi altındaki kanat eğilme gerilmeleri, eşit olmayan bir şekilde dağıtılmış yüke sahip bir konsol kiriş için olduğu gibi belirlenir.

Daha önce belirtildiği gibi, maksimum gerilimler kanadın arka liflerinde olacaktır ve atalet ve aerodinamik kuvvetlerden kaynaklanan gerilimlerin toplamı olarak tanımlanır. Bu gerilmelerin büyüklüğü, bıçak malzemesinin çekme mukavemetinin %60 ... 70'ini geçmemelidir.

Bıçağın gücü sağlanırsa, pervanenin hesaplanması tamamlanmış sayılabilir.

Bıçağın gücü garanti edilmezse, ya başka, daha dayanıklı bir malzeme seçmek ya da bıçağın göreceli genişliğini artırarak, hesaplamanın üç aşamasını da tekrarlamak gerekir.

Bıçağın nispi genişliği, sert ağaçtan yapılmış pervaneler için 0.075'i ve yumuşak ahşaptan yapılmış pervaneler için 0.09'u aşarsa, gerekli mukavemet kesinlikle sağlanacağından, hesaplamanın üçüncü aşamasını gerçekleştirmeye gerek yoktur.

malzemelere dayalı: P.I. Chumak, V.F Krivokrysenko "ALS'nin hesaplanması ve tasarımı"

Tanıtım

Helikopter tasarımı, zamanla gelişen, birbiriyle ilişkili tasarım aşamalarına ve aşamalarına ayrılan karmaşık bir süreçtir. Oluşturulan uçak karşılamalı teknik gereksinimler ve tasarım için referans şartlarında belirtilen teknik ve ekonomik özelliklere uygun olmalıdır. İş tanımı, helikopterin ilk tanımını ve performans özelliklerini içerir ve yüksek ekonomik verim ve tasarlanan makinenin rekabet gücü, yani: taşıma kapasitesi, uçuş hızı, menzil, statik ve dinamik tavan, kaynak, dayanıklılık ve maliyet.

Referans şartları, patent araştırması, mevcut teknik çözümlerin analizi, araştırma ve geliştirme çalışmalarının yürütüldüğü proje öncesi araştırma aşamasında belirlenir. Ön tasarım araştırmasının ana görevi, tasarlanan nesnenin ve öğelerinin yeni işleyiş ilkelerinin araştırılması ve deneysel olarak doğrulanmasıdır.

Ön tasarım aşamasında, bir aerodinamik şema seçilir, helikopterin görünümü oluşturulur ve belirtilen uçuş performansının elde edilmesini sağlamak için ana parametrelerin hesaplanması yapılır. Bu parametreler şunları içerir: helikopter kütlesi, güç tahrik sistemi, ana ve kuyruk rotorlarının boyutları, yakıt kütlesi, enstrümantasyon kütlesi ve özel ekipman. Hesaplama sonuçları geliştirmede kullanılır yerleşim şeması helikopter ve kütle merkezinin konumunu belirlemek için bir bilanço derlemek.

Seçilen teknik çözümler dikkate alınarak helikopterin bireysel birimlerinin ve bileşenlerinin tasarımı, teknik bir proje geliştirme aşamasında gerçekleştirilir. Aynı zamanda, tasarlanan birimlerin parametreleri, taslak tasarıma karşılık gelen değerleri karşılamalıdır. Tasarımı optimize etmek için bazı parametreler iyileştirilebilir. Teknik tasarım sırasında, yapısal malzemelerin ve yapısal şemaların seçiminin yanı sıra birimlerin aerodinamik mukavemeti ve kinematik hesaplamaları yapılır.

Detaylı tasarım aşamasında helikopterin çalışma ve montaj çizimlerinin yapılması, şartnameler, seçim listeleri ve diğer teknik döküman kabul edilen standartlara uygun olarak

Bu makale, "Helikopter Tasarımı" disiplinindeki bir ders projesini tamamlamak için kullanılan ön tasarım aşamasında bir helikopterin parametrelerinin hesaplanması için bir metodoloji sunmaktadır.

1. İlk yaklaşımın bir helikopterinin kalkış ağırlığının hesaplanması

- yük kütlesi, kg; - mürettebatın kütlesi, kg. -uçuş menzili

kilogram.

2. Parametrelerin hesaplanması rotor helikopter

2.1 Yarıçap r, m, tek rotorlu bir helikopterin ana rotoru aşağıdaki formülle hesaplanır:

, - helikopter kalkış ağırlığı, kg;

G- 9,81 m/s2'ye eşit serbest düşüş ivmesi;

P- ana rotor tarafından süpürülen alandaki spesifik yük,

P =3,14.

Özgül yük değeri P vida tarafından süpürülen alan için çalışmada sunulan önerilere göre seçilir /1/: burada P = 280

Ana rotorun yarıçapını şuna eşit kabul ediyoruz: r = 7.9

Açısal hız w, s -1 , ana rotorun dönüşü çevresel hız ile sınırlıdır w r Kalkış ağırlığına bağlı olarak bıçakların uçları

helikopter ve yapılmış w r = 232 m/sn.

-1 ile.

rpm

2.2 Statik ve dinamik tavanlarda bağıl hava yoğunlukları

2.3 Yere yakın ve dinamik tavandaki ekonomik hızın hesaplanması

Göreceli alan belirlenir

eşdeğer zararlı levha: , nerede S uh = 2.5

Yere yakın ekonomik hızın değeri hesaplanır V H, km/sa:

nerede Bence

km/s.

Dinamik tavandaki ekonomik hızın değeri hesaplanır V din, km/sa:

nerede Bence\u003d 1.09 ... 1.10 - indüksiyon katsayısı.

km/s.

2.4 Dinamik tavanda yatay uçuşun maksimum ve ekonomik hızlarının nispi değerleri hesaplanır:

nerede Vmax=250 km/s ve V din\u003d 182.298 km / s - uçuş hızı;

w r=232 m/s - kanatların çevresel hızı.

2.5 Yere yakın maksimum hız ve dinamik tavandaki ekonomik hız için itme katsayısının ana rotorun doldurulmasına izin verilen oranlarının hesaplanması:

ilk

2.6 Yere yakın ve dinamik tavandaki ana rotor itme katsayıları:

2.7 Ana rotorun dolumunun hesaplanması:

rotor doldurma s maksimum ve ekonomik hızlarda uçuş durumları için hesaplanmıştır:

;

Tahmini dolum değeri olarak s rotor, en büyük değer alınır s Vmax ve s V din .

Tanıtım

Helikopter tasarımı, zamanla gelişen, birbiriyle ilişkili tasarım aşamalarına ve aşamalarına ayrılan karmaşık bir süreçtir. Oluşturulan hava aracı, teknik gereksinimleri karşılamalı ve tasarım şartnamesinde belirtilen teknik ve ekonomik özelliklere uygun olmalıdır. Referans şartları, helikopterin ilk tanımını ve tasarlanan makinenin yüksek ekonomik verimliliğini ve rekabetçiliğini sağlayan performans özelliklerini, yani taşıma kapasitesi, uçuş hızı, menzil, statik ve dinamik tavan, kaynak, dayanıklılık ve maliyet içerir.

Ön tasarım aşamasında, bir aerodinamik şema seçilir, helikopterin görünümü oluşturulur ve belirtilen uçuş performansının elde edilmesini sağlamak için ana parametrelerin hesaplanması yapılır. Bu parametreler şunları içerir: helikopterin kütlesi, tahrik sisteminin gücü, ana ve kuyruk rotorlarının boyutları, yakıt kütlesi, enstrümantasyon kütlesi ve özel ekipman. Hesaplamaların sonuçları, helikopterin yerleşim planının geliştirilmesinde ve kütle merkezinin konumunu belirlemek için bilançonun hazırlanmasında kullanılır.

Detaylı tasarım aşamasında helikopterin çalışma ve montaj resimleri, özellikleri, paketleme listeleri ve diğer teknik dokümantasyon kabul edilen standartlara uygun olarak hazırlanır.

1. İlk yaklaşımın bir helikopterinin kalkış ağırlığının hesaplanması

yük kütlesi nerede, kg;

Mürettebat ağırlığı, kg.

uçuş aralığı

kilogram.

2. Bir helikopterin ana rotorunun parametrelerinin hesaplanması

2.1 Yarıçap r, m, tek rotorlu helikopter ana rotoruformülle hesaplanır:

helikopterin kalkış ağırlığı nerede, kg;

G- 9,81 m/s'ye eşit serbest düşüş ivmesi 2 ;

P - ana rotor tarafından süpürülen alandaki spesifik yük,

 =3,14.

Özgül yük değeriPvida tarafından süpürülen alan için çalışmada sunulan önerilere göre seçilir /1/: buradaP= 280

Ana rotorun yarıçapını şuna eşit kabul ediyoruz:r= 7.9

Açısal hız , İle -1 , ana rotorun dönüşü çevresel hız ile sınırlıdır rhelikopterin kalkış ağırlığına bağlı olan ve r= 232 m/sn.

İle -1 .

rpm

2.2 Statik ve dinamik tavanlarda bağıl hava yoğunlukları

2.3 Yere yakın ve dinamik tavandaki ekonomik hızın hesaplanması

Eşdeğer zararlı levhanın bağıl alanı belirlenir:

NeresiS uh = 2.5

Yere yakın ekonomik hızın değeri hesaplanır V H , km/sa:

neredeBence = 1,09…1,10 - indüksiyon katsayısı.

km/s.

Dinamik tavandaki ekonomik hızın değeri hesaplanır V din , km/sa:

neredeBence = 1,09…1,10 - indüksiyon katsayısı.

km/s.

2.4 Dinamik tavanda maksimum ve ekonomik olanın bağıl değerleri hesaplanır. yatay uçuş hızları:

neredeV maksimum =250 km/s veV din \u003d 182.298 km / s - uçuş hızı;

 r=232 m/s - kanatların çevresel hızı.

2.5 Yere yakın maksimum hız ve dinamik tavandaki ekonomik hız için itme katsayısının ana rotorun doldurulmasına izin verilen oranlarının hesaplanması:

2.6 Yere yakın ve dinamik tavandaki ana rotor itme katsayıları:

2.7 Ana rotorun dolumunun hesaplanması:

rotor doldurma  maksimum ve ekonomik hızlarda uçuş durumları için hesaplanmıştır:

;

Tahmini dolum değeri olarak  rotor, en büyük değer alınır  Vmax ve  V din :

Kabul

Kord uzunluğu B ve uzama  rotor kanatları şuna eşit olacaktır:

, nerede z ben - rotor kanatlarının sayısı ( z ben =3)

2.8 Ana rotor itişinde nispi artışgövdenin ve yatay kuyruğun aerodinamik sürüklenmesini telafi etmek için:

nerede S F - gövdenin yatay izdüşüm alanı;

S inci - yatay tüylerin alanı.

S F =10 m 2 ;

S inci = 1,5 m 2 .

3. Helikopter tahrik sisteminin gücünün hesaplanması.

3.1 Statik bir tavanda gezinirken gücün hesaplanması:

Ana rotoru bir istatistiksel tavanda asılı kalma modunda sürmek için gereken özel güç, aşağıdaki formülle hesaplanır:

nerede n H Aziz - gerekli güç, W;

m 0 - kalkış ağırlığı, kg;

G - serbest düşüş ivmesi, m/s 2 ;

P - ana rotor tarafından süpürülen alandaki özgül yük, N/m 2 ;

 Aziz - statik tavan yüksekliğindeki bağıl hava yoğunluğu;

 0 - bağıl verimlilik vurgulu modunda ana rotor (  0 =0.75);

Gövde ve yatay kuyruğun aerodinamik sürüklenmesini dengelemek için ana rotor itiş gücündeki nispi artış:

3.2 Maksimum hızda düz uçuşta özgül gücün hesaplanması

Ana rotoru düz uçuşta maksimum hızda sürmek için gereken özel güç, aşağıdaki formülle hesaplanır:

bıçak uçlarının çevresel hızı nerede;

- göreceli eşdeğer zararlı plaka;

Bence uh - aşağıdaki formüllere göre uçuş hızına bağlı olarak belirlenen indüksiyon katsayısı:

, km/s'de,

, km/s'de.

3.3 Ekonomik hızda dinamik bir tavanda uçuşta özgül gücün hesaplanması

Ana rotoru dinamik bir tavanda sürmek için gereken özgül güç:

nerede  din - dinamik tavandaki bağıl hava yoğunluğu,

V din - dinamik tavanda helikopterin ekonomik hızı,

3.4 Kalkış sırasında bir motor arızası olması durumunda ekonomik hızda yere yakın uçuşta özgül gücün hesaplanması

Bir motorun arızalanması durumunda ekonomik hızda kalkışa devam etmek için gereken özgül güç aşağıdaki formülle hesaplanır:

yere yakın ekonomik hız nerede,

3.5 Çeşitli uçuş durumları için belirli azaltılmış güçlerin hesaplanması

3.5.1 Statik bir tavanda gezinirken özel azaltılmış güç:

Statik tavanın yüksekliğine bağlı olarak belirli gaz kelebeği özelliği nerede H Aziz ve aşağıdaki formülle hesaplanır:

 0 - değeri, helikopterin kalkış ağırlığına bağlı olan, havada asılı kalma modunda sevk sisteminin güç kullanım faktörüm 0 :

de m 0 < 10 тонн

10 25 ton

de m 0 > 25 ton

3.5.2 Maksimum hızda düz uçuşta özgül azaltılmış güç:

nerede - maksimum uçuş hızında güç kullanım faktörü,

- Uçuş hızına bağlı olarak motorların gaz kelebeği özellikleri V maksimum :

;

3.5.3 Ekonomik hızda dinamik tavanda uçuşta spesifik azaltılmış güç V din eşittir:

ve - dinamik tavanın yüksekliğine bağlı olarak motor kısma seviyeleri H ve uçuş hızı V din aşağıdaki gaz kelebeği özelliklerine göre:

;

3.5.4 Kalkışta bir motorun arızalanması durumunda ekonomik bir hızla yere yakın uçuşta spesifik azaltılmış güç şuna eşittir:

ekonomik uçuş hızında güç kullanım faktörü nerede,

- acil durum modunda motorun kısma derecesi,

n = 2 - helikopter motorlarının sayısı.

3.5.5 Tahrik sisteminin gerekli gücünün hesaplanması

Tahrik sisteminin gerekli gücünü hesaplamak için belirli azaltılmış gücün maksimum değeri seçilir:

gerekli güç n helikopter tahrik sistemi şuna eşit olacaktır:

nerede m 01 - helikopter kalkış ağırlığı,

G = 9,81 m 2 /s - serbest düşüş ivmesi.

3.6 Motor seçimi

iki tane kabul et turboşaft motorlarıVK-2500(TV3-117VMA-SB3) her birinin toplam gücü n =1,405∙10 6 sal

MotorVK-2500(TV3-117VMA-SB3) yeni nesil helikopterlere kurulum için ve ayrıca uçuş performanslarını iyileştirmek için mevcut helikopterlerdeki motorları değiştirmek için tasarlanmıştır. Seri sertifikalı bir motor TV3-117VMA temelinde oluşturuldu ve Federal Devlet Üniter Teşebbüsü “V.Ya. Klimov".

4. Yakıt kütlesinin hesaplanması

Belirli bir uçuş menzilini sağlayan yakıt kütlesini hesaplamak için seyir hızını belirlemek gerekir.V kr . Seyir hızının hesaplanması, aşağıdaki sırayla ardışık yaklaşımlar yöntemiyle gerçekleştirilir:

a) İlk yaklaşımın seyir hızının değeri alınır:

km/sa;

b) indüksiyon katsayısı hesaplanır Bence uh :

km/s'de

c) ana rotoru seyir modunda uçuşta sürmek için gereken özgül güç belirlenir:

sevk sisteminin özgül azaltılmış gücünün maksimum değeri nerede,

- uçuş hızına bağlı olarak güç değişimi katsayısı V kr 1 , formülle hesaplanır:

d) İkinci yaklaşımın seyir hızı hesaplanır:

e) Birinci ve ikinci yaklaşımın hızlarının bağıl sapması belirlenir:

İlk yaklaşımın seyir hızı iyileştirildiğinde V kr 1 , ikinci yaklaşımın hesaplanan hızına eşit alınır . Daha sonra hesaplama b) noktasından itibaren tekrarlanır ve koşulu altında sona erer.

Özgül yakıt tüketimi aşağıdaki formülle hesaplanır:

motorların çalışma moduna bağlı olarak özgül yakıt tüketimindeki değişim katsayısı nerede,

- Uçuş hızına bağlı olarak özgül yakıt tüketimindeki değişim katsayısı,

- kalkış modunda özgül yakıt tüketimi.

Seyir modunda uçuş durumunda, aşağıdakiler kabul edilir:

;

kW'da;

kW'da.

kg/Saat,

Uçuşta harcanan yakıt kütlesi m T şuna eşit olacaktır:

seyir hızında tüketilen özgül güç nerede,

- seyir hızı,

L - uçuş menzili.

kilogram.

5. Helikopterin bileşenlerinin ve düzeneklerinin kütlesinin belirlenmesi.

5.1 Ana rotor kanatlarının kütlesi aşağıdaki formülle belirlenir.:

nerede r - rotor yarıçapı,

 - ana rotorun doldurulması,

kilogram,

5.2 Ana rotor göbeğinin kütlesi aşağıdaki formülle hesaplanır.:

nerede k sal - modern tasarımların burçlarının ağırlık katsayısı,

k ben - kanat sayısının burç kütlesi üzerindeki etki katsayısı.

Şunları dikkate alabilirsiniz:

kg/kN,

bu nedenle, dönüşümlerin bir sonucu olarak şunu elde ederiz:

Ana rotor göbeğinin kütlesini belirlemek için, kanatlara etki eden merkezkaç kuvvetini hesaplamak gerekir.n CB (kN olarak):

kN,

kilogram.

5.3 Hidrofor kontrol sisteminin kütlesi, eğik plakayı, hidrolik güçlendiricileri içeren ana rotor hidrolik kontrol sistemi aşağıdaki formülle hesaplanır:

nerede B - bıçak akoru,

k yuh - 13,2 kg/m2'ye eşit alınabilen hidrofor kontrol sisteminin ağırlık katsayısı 3 .

kilogram.

5.4 Manuel kontrol sisteminin ağırlığı:

nerede k RU - tek rotorlu helikopterler için alınan manuel kontrol sisteminin ağırlık katsayısı 25 kg/m'ye eşittir.

kilogram.

5.5 Ana dişli kutusunun kütlesi, ana rotor milindeki torka bağlıdır ve aşağıdaki formülle hesaplanır:

nerede k ed - ortalama değeri 0,0748 kg / (Nm) olan ağırlık faktörü 0,8 .

Ana rotor milindeki maksimum tork, tahrik sisteminin azaltılmış gücü ile belirlenir.n ve vida hızı  :

nerede  0 - değeri helikopterin kalkış ağırlığına bağlı olarak alınan sevk sisteminin güç kullanım faktörüm 0 :

de m 0 < 10 тонн

10 25 ton

de m 0 > 25 ton

hayır,

Ana dişli kutusunun kütlesi:

kilogram.

5.6 Kuyruk rotor tahrik ünitelerinin kütlesini belirlemek için itme kuvveti hesaplanır T karavan :

nerede m nv - rotor milindeki tork,

L karavan - ana ve kuyruk vidalarının eksenleri arasındaki mesafe.

Ana ve kuyruk vidalarının eksenleri arasındaki mesafe, yarıçaplarının ve boşluklarının toplamına eşittir.  bıçaklarının uçları arasında:

nerede  - 0,15 ... 0,2 m'ye eşit alınan boşluk,

helikopterin kalkış ağırlığına bağlı olarak, kuyruk rotorunun yarıçapı:

t'de,

Güç n karavan kuyruk rotorunun dönüşü için harcanan , aşağıdaki formülle hesaplanır:

nerede  0 - 0,6 ... 0,65'e eşit alınabilen kuyruk rotorunun nispi verimliliği.

tork m karavan direksiyon mili tarafından iletilen şuna eşittir:

hayır,

direksiyon milinin dönme sıklığı nerede,

İle -1 ,

Bir dönüş hızında şanzıman mili tarafından iletilen tork, N∙m n v = 3000 rpm eşittir:

hayır,

Ağırlık m v transmisyon mili:

nerede k v - 0,0318 kg / (Nm)'ye eşit olan şanzıman mili için ağırlık faktörü 0,67 . kilogram

Merkezkaç kuvvetinin değeri n cbr kuyruk rotor kanatlarına etki eden ve göbek menteşeleri tarafından algılanan,

Kuyruk rotor göbeği ağırlığı m Salı ana rotorla aynı formül kullanılarak hesaplanır:

nerede n CB - bıçağa etki eden merkezkaç kuvveti,

k sal - burç için ağırlık faktörü, 0,0527 kg/kN'ye eşit olarak alınır 1,35

k z - kanat sayısına bağlı olarak ve aşağıdaki formülle hesaplanan ağırlık faktörü: kilogram,

Helikopterin elektrikli ekipmanının kütlesi aşağıdaki formülle hesaplanır:

nerede L karavan - ana ve kuyruk vidalarının eksenleri arasındaki mesafe,

z ben - rotor kanatlarının sayısı,

r - rotor yarıçapı,

 ben - ana rotor kanatlarının nispi uzaması,

k vb ve k e-posta - değerleri aşağıdakilere eşit olan elektrik telleri ve diğer elektrikli ekipman için ağırlık katsayıları:

İniş kutuplarının hesaplanması ve inşası 3.4 Ödeme ve inşaat... / S 0.15 10. Genel veriler 10.1 Çıkarmak ağırlık uçak kg m0 880 10 ...

Ödeme An-124 uçağının performans özellikleri

Test çalışması >> Taşıma

Aerodinamikte Kurs " Ödeme aerodinamik özellikler Bir uçak ... ve motor tipleri Çıkarmak tek motor itme Çıkarmak bir motorun gücü ... TRD 23450 - Kalkış ağırlık uçak Ağırlık boş donanımlı uçak Ücretli yük ...

Ödeme uçak boyuna hareket kontrol kanunu

ders çalışması>> Taşıma

Cep telefonunun konumunu değiştirme kitleler ivmeölçer potansiyometrik veya... kontrol sistemi ile sabitlenir. Bir araç olarak hesaplamalar MATLAB paketinin kullanılması tavsiye edilir, ... uçuşta; b) park ederken çıkarmakşerit; c) serbest düşüşte...

Uçuş öncesi hazırlık

Sınav >> Havacılık ve uzay bilimleri

Gerçek çıkarmak kitle karar verme hızı V1 belirlenir. Ödeme yük limiti Değişmedi ağırlık = ağırlık ...

Filmin tarihi Yarın savaş varsa

Özet >> Kültür ve sanat

...) Ağırlık boş: 1.348 kg Normal çıkarmak ağırlık: 1 765 kg Maksimum çıkarmak ağırlık: 1.859 kg Ağırlık yakıt... özellikleri: Kalibre, mm 152,4 Ödeme, kişi. 10 Ağırlık toplanmış konumda, kg 4550 ...

Ana rotorun itişini hesaplayın. Dönmesi sırasında vida tarafından süpürülen yüzeyi (alan F) delinmez bir düzlem olarak düşünürsek, pi basıncının bu düzleme yukarıdan etki ettiğini ve aşağıdan p2 basıncının ve p-2 basıncının daha büyük olduğunu göreceğiz. piksel.

Mekaniğin ikinci yasasından, bir kütlenin ancak üzerine bir kuvvet etki ettiğinde ivme kazandığı bilinmektedir. Ayrıca, bu kuvvet kütle ve ivmenin çarpımına eşittir ve ivme yönünde (bizim durumumuzda aşağı) yönlendirilir.

Bu güç nedir? Bir yandan bu kuvvetin vidanın hava üzerindeki hareketinin sonucu olduğu açıktır. Öte yandan, öyle mi? Mekaniğin üçüncü yasasına göre, kuvvet, havanın vida üzerindeki etkisine eşit büyüklükte ve zıt yönde karşılık gelmelidir. İkincisi, pervanenin itme kuvvetinden başka bir şey değildir.

Ancak, gerçek pervane itişini ölçen bir dinamometreye bakarsak, hesaplamamızın biraz yanlış olduğunu görürüz. Gerçekte, itme gücü daha az olacaktır, çünkü pervanenin çalışmasını ideal olarak kabul ettik ve sürtünmeden kaynaklanan enerji kayıplarını ve pervanenin arkasındaki hava akımının dönmesini hesaba katmadık.

Aslında, hava parçacıkları vidaya sadece eksenel yönde, dönme düzlemine dik bir endüktif hıza değil, aynı zamanda bir bükülme hızına sahip olarak yaklaşır. Bu nedenle, endüktif emme ve püskürtme hızları u2 hesaplanırken, ana rotorun dönüşü sırasındaki hava girdabı da dikkate alınır.

İtki formülünde, kaldırma katsayısı su, itme katsayısına benzer; uçuş hızı, r yarıçapına ve açısal hıza sahip olan pervane kanatlarının uçlarının çevresel hızına karşılık gelir, kanat alanı 5, pervane tarafından süpürülen disk alanına, lg2'ye karşılık gelir. Katsayı, belirli bir pervanenin çeşitli hücum açılarında blöf eğrisinden belirlenir.

Belirli bir modda çalışan belirli, önceden oluşturulmuş bir pervane için boyutsuz itme katsayısının değeri, kilogram cinsinden ifade edilen pervane itme kuvveti T'nin, aynı zamanda itme kuvveti boyutuna sahip olan diğer pervane parametrelerinin çarpımına bölünmesiyle hesaplanabilir. kg .

Bir uçağın kaldırma kuvveti, havanın kanattan aşağı atılmasıyla yaratılıyorsa, bir helikopterin kaldırma kuvvetinin, ana rotordan aşağı hava atılmasıyla oluşturulduğunu tespit ettik.

Helikopter ileri bir hıza sahip olduğunda, doğal olarak aşağı atılan havanın hacmi artar.

Bu nedenle, aynı gücün harcanmasıyla, öteleme hızına sahip bir helikopterin ana rotoru, asılı bir helikopterin rotorundan daha fazla itme geliştirir.

Ve tam tersi, aynı itişi yaratmak için, ileri hızı olan bir helikopterin pervanesine, asılı bir helikopterin pervanesinden daha az güç aktarılmalıdır.

Hızdaki bir artışla gerekli güçteki azalma, yalnızca belirli bir hız değerine kadar gerçekleşir; bu durumda, helikopterin hareketine karşı hava direncindeki bir artış, yalnızca güç kazancını emmekle kalmaz, hatta ikincisinin arttırılmasını gerektirir.

Bence

kaldırma kuvveti ve helikopterin öteleme hareketi için itki ana rotor kullanılarak oluşturulur. Bunda, havada hareket ederken kaldırma kuvvetinin dayanma yüzeyi - gövdeye sıkıca bağlı kanat ve itme - bir pervane veya itme tarafından yaratıldığı bir uçaktan ve planörden farklıdır. Jet motoru(Şek. 6).

Prensip olarak, bir uçağın ve bir helikopterin uçuşu karşılaştırılabilir. Her iki durumda da, kaldırma kuvveti iki cismin etkileşimi nedeniyle yaratılır: hava ve uçak (uçak veya helikopter).

Etki ve tepki eşitliği yasasına göre, uçağın havaya hangi kuvvetle etki ettiğini (ağırlık veya yerçekimi), aynı kuvvetle havanın uçağa etki ettiğini (kaldırma kuvveti) takip eder.

Bir uçağın uçuşu sırasında, aşağıdaki fenomen meydana gelir: karşıdan gelen bir hava akımı kanadın etrafından akar ve kanadın arkasına doğru eğim yapar. Ancak hava, ayrılmaz, oldukça viskoz bir ortamdır ve sadece kanat yüzeyinin hemen yakınında bulunan hava tabakası değil, aynı zamanda komşu tabakaları da bu biçmeye katılır. Böylece, bir kanat etrafında akarken, her saniye oldukça önemli bir hacimde hava, yaklaşık olarak bir silindirin hacmine eşit olarak geriye doğru eğimlenir; burada enine kesiti, kanat açıklığına eşit bir çapa sahip bir dairedir ve uzunluk, saniyede uçuş hızı. Bu, kanadın kaldırma kuvvetinin yaratılmasında yer alan ikinci bir hava akışından başka bir şey değildir (Şekil 7).

Pirinç. 7. Uçağın kaldırma kuvvetinin yaratılmasında yer alan hava hacmi

Teorik mekanikten birim zamanda momentumdaki değişimin etki eden kuvvete eşit olduğu bilinmektedir:

nerede R - hareket eden kuvvet;

uçağın kanadı ile etkileşimin bir sonucu olarak. Sonuç olarak, kanadın kaldırma kuvveti, giden jetteki düşey boyunca momentumdaki ikinci artışa eşit olacaktır.

ve -kanat arkasında dikey eğik hız m/sn. Aynı şekilde, bir helikopterin ana rotorunun toplam aerodinamik kuvveti, ikinci hava akışı ve eğik hız (çıkış hava akışının indüklenen hızı) cinsinden ifade edilebilir.

Dönen ana rotor, bir uçağın kanadına benzer şekilde, taşıyıcı olarak hayal edilebilecek yüzeyi süpürür (Şekil 8). Ana rotor tarafından süpürülen yüzeyden geçen hava, dönen kanatlarla etkileşim sonucu endüktif hızla aşağı atılır. ve. Yatay veya eğik uçuş durumunda, ana rotor tarafından belirli bir açıyla süpürülen yüzeye hava akar (eğik üfleme). Bir uçak gibi, ana rotorun toplam aerodinamik kuvvetinin yaratılmasında yer alan havanın hacmi, taban alanının ana rotor tarafından süpürülen yüzey alanına eşit olduğu ve uzunluğun bir olduğu bir silindir olarak temsil edilebilir. ile ifade edilen uçuş hızına eşit m/sn.

Ana rotor yerinde veya dikey uçuştayken (doğrudan üfleme), hava akışının yönü ana rotorun ekseni ile çakışır. Bu durumda hava silindiri dikey olarak yerleştirilecektir (Şekil 8, b). Ana rotorun toplam aerodinamik kuvveti, çıkan jetin endüktif hızı ile bir saniyede ana rotor tarafından süpürülen yüzeyden akan hava kütlesinin ürünü olarak ifade edilir:

giden jetin endüktif hızı m/sn. Hem uçak kanadı hem de helikopterin ana rotoru için dikkate alınan durumlarda, indüklenen hız için bir rezervasyon yapılması gerekir. ve giden jetin endüktif hızı, taşıyıcı yüzeyden belli bir mesafede alınır. Yatak yüzeyinde meydana gelen hava jetinin endüktif hızı iki kat daha küçüktür.

Kanat kaldırmanın orijini veya ana rotorun toplam aerodinamik kuvvetinin böyle bir yorumu tamamen doğru değildir ve sadece ideal durumda geçerlidir. Bu, fenomenin fiziksel anlamını yalnızca temelde doğru ve net bir şekilde açıklar. Burada, analiz edilen örnekten çıkan çok önemli bir duruma dikkat çekmek yerinde olacaktır.

Ana rotorun toplam aerodinamik kuvveti, ana rotor tarafından süpürülen yüzeyden akan hava kütlesi ile endüktif hızın çarpımı olarak ifade edilirse ve bu kütlenin hacmi, tabanı tarafından süpürülen yüzey alanı olan bir silindirdir. ana rotor ve uzunluk uçuş hızıdır, o zaman kesinlikle daha yüksek bir uçuş hızında ve dolayısıyla daha büyük bir hacimde sabit bir değerde (örneğin, bir helikopterin ağırlığına eşit) itme kuvveti oluşturmak için açıktır. püskürtülen hava, daha düşük bir endüktif hız ve dolayısıyla daha düşük motor gücü gereklidir.

Aksine, helikopteri yerinde "uçurken" havada tutmak için, helikopterin hareketi nedeniyle bir karşı hava akışının olduğu belirli bir ileri hızda uçuş sırasında olduğundan daha fazla güç gerekir.

Başka bir deyişle, aynı gücün harcanmasıyla (örneğin, motorun nominal gücü), yeterince yüksek bir hızda eğimli bir uçuş durumunda, dikey bir tırmanıştan daha büyük bir tavan elde edilebilir. toplam hareket hızı

ilk durumda olduğundan daha az helikopter var. Bu nedenle, helikopterin iki tavanı vardır: statik dikey uçuşta tırmanırken ve dinamik, eğimli uçuşta irtifa kazanıldığında ve dinamik tavan her zaman statik olandan daha yüksek olduğunda.

Bir helikopterin ana rotorunun çalışması ile bir uçağın pervanesinin çalışması arasında pek çok ortak nokta vardır, ancak daha sonra tartışılacak olan temel farklılıklar da vardır.

Çalışmaları karşılaştırıldığında, toplam aerodinamik kuvvetin ve dolayısıyla kuvvetin bir bileşeni olan helikopterin ana rotorunun itme gücünün olduğu görülebilir.

rgöbek ekseni yönünde, aynı motor gücü ve aynı ağırlık için her zaman daha fazla (5-8 kat) uçak helikopterin ana rotorunun çapının, uçak pervanesinin çapından birkaç kat daha büyük olması nedeniyle. Bu durumda ana rotorun hava çıkış hızı, pervanenin çıkış hızından daha azdır.

Ana rotorun itme miktarı büyük ölçüde çapına bağlıdır.

Dve devir sayısı. Pervane çapı iki katına çıkarsa itme gücü yaklaşık 16 kat, devir sayısı iki katına çıkarsa itme yaklaşık 4 kat artacaktır. Ek olarak, ana rotor itişi ayrıca hava yoğunluğuna ρ, kanat açısına φ (ana rotor hatvesi),belirli bir pervanenin geometrik ve aerodinamik özelliklerinin yanı sıra uçuş modunda. Son dört faktörün etkisi, genellikle itme katsayısı aracılığıyla pervane itme formüllerinde ifade edilir. bir t . .

Böylece, helikopterin ana rotorunun itişi aşağıdakilerle orantılı olacaktır:

- itme katsayısı............. bir r
Yere yakın uçuşlar sırasındaki itme değerinin, helikopterin yerden kalkıp birkaç metre yükselebileceği için "hava yastığı" tarafından etkilendiğine dikkat edilmelidir. 10-15 yükseklik m. kullanılabilirlik " hava yastığı pervane tarafından atılan havanın yere çarpması ve bir miktar sıkıştırılması yani yoğunluğunun artması ile açıklanmaktadır. "Hava yastığının" etkisi, pervane yere yakın çalışırken özellikle güçlüdür. Hava sıkıştırması nedeniyle, bu durumda ana rotorun itişi, aynı güç tüketimi ile 30- artar.
40%. Bununla birlikte, yerden uzaklaştıkça bu etki hızla azalır ve pervane çapının yarısına eşit bir uçuş irtifasında, "hava yastığı" itişi sadece 15-% artar. 20%. "Hava yastığının" yüksekliği yaklaşık olarak ana rotorun çapına eşittir. Ayrıca, çekişteki artış ortadan kalkar.
Vurgulu modda ana rotorun itiş gücünün kaba bir hesaplaması için aşağıdaki formül kullanılır:
ana rotorun aerodinamik kalitesini ve “hava yastığının” etkisini karakterize eden katsayı. Ana rotorun özelliklerine bağlı olarak katsayının değeri a yere yakın gezerken 15 - 25 değerlerine sahip olabilir.

Bir helikopterin ana rotoru son derece önemli bir özelliğe sahiptir - motorun durması durumunda, helikopterin güvenli bir kayma veya paraşütle iniş ve iniş yapmasını sağlayan kendi kendine dönme (otorotasyon) modunda kaldırma oluşturma yeteneği.

Dönen bir ana rotor, kanatları küçük bir montaj açısına hareket ettirilirse, planlama veya paraşütle atlama sırasında gerekli devir sayısını korur

(l--5 0) 1 . Aynı zamanda, sabit bir dikey hızda inişi sağlayan kaldırma kuvveti korunur (6-10 m/sn), s inişten önce hizalama sırasında sonraki düşüşü l--1.5 m/sn.

Ana rotorun, motor uçuşu durumunda, motordan gelen gücün pervaneye aktarılması durumunda ve kendi kendine dönüş modunda uçuş durumunda, enerji aldığında ana rotorun çalışmasında önemli bir fark vardır. pervaneyi yaklaşan hava akımından döndürün, önemli bir fark var.

Bir motor uçuşunda, karşıdan gelen hava, yukarıdan veya yukarıdan bir açıyla ana rotora girer. Vida kendi kendine dönme modunda çalışırken, hava dönme düzlemine aşağıdan veya aşağıdan açılı olarak girer (Şekil 9). Her iki durumda da rotorun arkasındaki akış eğimi aşağıya doğru yönlendirilecektir, çünkü momentum teoremine göre indüklenen hız itme kuvvetinin tam tersine, yani yaklaşık olarak rotor ekseni boyunca aşağı doğru yönlendirilecektir.

Burada yapıcı olanın aksine etkili kurulum açısından bahsediyoruz.

Rotor aerodinamiğinin temelleri. Helikopter kaldırma kuvveti tasarım kursu karakteristik formülü

Pervane hesaplamasının ikinci aşaması

Pervane hesaplamasının üçüncü aşaması

Ödeme An-124 uçağının performans özellikleri

Ödeme uçak boyuna hareket kontrol kanunu

Uçuş öncesi hazırlık

Filmin tarihi Yarın savaş varsa

Popüler