Расчет крутки лопасти.

Исходные данные.

Вариант № 4.3 ( вертолёт–кран ).

Тип лопастей НВ	Форма в плане	Относительная толщина профиля в сечениях лопастей	Профиль для всех типов лопастей
Лопасти стеклотекстолитовые	Прямоугольная ; ηл = 1

I. Геометрические характеристики лопастей несущего винта.

Расчет крутки лопасти.

Цель расчёта – определить крутку лопасти, при которой относительный КПД винта имеет наибольшее значение. Расчёт производится для режима висения вертолёта у земли (H=0 м, ρ₀=1,266 кг/м³) без учёта сжимаемости воздуха. Минимальными индуктивными потерями обладает винт НЕЖ, а минимальными профильными потерями – винт с постоянным распределением по длине лопасти углов атаки сечений. Поэтому расчёт производится отдельно для этих двух случаев, и находятся законы крутки, обеспечивающие минимальные индуктивные и минимальные профильные сопротивления соответственно. Далее выбирается компромиссный закон крутки, обеспечивающий максимальный относительный КПД винта. Этот закон крутки должен отвечать не только аэродинамическим требованиям, но и конструктивно–технологическим. Исходя из этого, крутку целесообразно делать линейной.

Расчёт.

Вычисляем удельную нагрузку на площадь, ометаемую лопастями несущего винта:

Из таблицы выбираем значение коэффициента силы тяги , учитывающего форму лопасти в плане; для прямоугольной лопасти имеем:

Вычисляем коэффициент тяги винта:

Коэффициент концевых и втулочных потерь по приближённой формуле Б. Н. Юрьева:

Вычисляем значение коэффициента подъёмной силы профиля в характерном сечении:

1. Далее расчёт ведётся для винта с постоянным распределением по длине лопасти углов атаки.

2. Далее расчёт ведётся для компенсированного винта НЕЖ.

Определяется относительная индуктивная скорость, постоянная по длине лопасти

Абсолютное значение отрицательной крутки лопасти

II. Расчёт поляры несущего винта на режиме висения.

Поляра несущего винта на режиме висения представляет собой зависимость

Для ряда значений угла установки вычисляются значения коэффициентов тяги и крутящего момента методом табличного интегрирования (метод трапеций). Подынтегральные функции выражаются следующим образом:

В записанных выражениях:

где

M – текущее число Маха

M_о – число Маха на конце лопасти,

Размерность в вышеприведённых формулах . Расчёты ведутся для фиксированных значений угла установки и сводятся в таблицы. Участок относительных радиусов занят втулкой, размеры рукавов которой равны приблизительно а коэффициент их сопротивления Индуктивное сопротивление на этом участке отсутствует.

Вычисление коэффициента тяги ведётся по следующим формулам

где – условный радиус, на котором заканчиваются рабочие сечения лопасти. Приближённо полагается, что кончики лопастей не создают подъёмных сил из–за концевых потерь. B – коэффициент, учитывающий концевые потери

По Б.Н.Юрьеву:

где – число лопастей винта.

Здесь С_T^*– аэродинамический коэффициент силы тяги, вычисленный без учёта концевых потерь.

Значение коэффициента концевых потерь приближённо может быть вычислено через С_T^*, т.е.

Аэродинамический коэффициент крутящего момента вычисляется так:

Расчёт выполняется для углов установки φ₇ = 2^о, 4^о, 6^о, 8^о, 10^о, 12^о, 14^о, 16^о и сводится в таблицы. На основании табличных данных методом трапеций вычисляются интегралы, строится поляра несущего винта для режима висения . Вычисляются значения относительного КПД винта:

строится зависимость

ΙΙΙ. Расчёт энергетических затрат на привод рулевого винта.

В расчёте относительный КПД рулевого винта полагается равным 0,65, коэффициент мощностных потерь для одновинтового вертолёта ξ = 0,8.

ΙV. Расчёт лётных характеристик вертолёта на режиме вертикального взлёта и висения у земли.

1. Расчёт вертикальной скороподъёмности и барограммы взлёта вертолёта.

Целью данного расчёта является нахождение зависимости вертикальной скороподъёмности вертолёта от высоты и нахождение практического потолка висения вертолёта.

Расчёт выполняется по следующему алгоритму.

Для заданной высоты вычисляется удельная нагрузка на ометаемую площадь

и коэффициент тяги

Для найденного коэффициента по поляре несущего винта находится коэффициент .

Вычисляется мощность, потребная для висения вертолёта для висения на данной высоте

Расчёт производится для ряда высот и строится и строится кривая

На этот же график наносится кривая располагаемой мощности

Для каждой высоты H находится избыточная мощность

и определяется вертикальная скороподъёмность по следующим формулам:

Все расчёты сводятся в таблицу, и строится кривая вертикальной скороподъёмности вертолёта. Затем строится барограмма взлёта вертолёта методом численного интегрирования по формуле

Практический потолок висения определятся по высоте, на которой

Расчёт вертикальной скороподъёмности и барограммы взлёта вертолёта.

2. Максимальный вес вертолёта в зоне влияния воздушной подушки.

Исходные данные