Аэродинамика несущего винта

Несущий винт вертолета имеет несколько лопастей (в большинстве случаев, от 2 до 5), соединенных со втулкой.

Втулка помогает для передачи крутящего момента от двигателя к лопастям, для чего она соединяется с ведущим валом. Помимо этого, устройство втулки снабжает возможность трансформации положения лопастей в пространстве.

Изменение положения лопастей несущего винта происходит по двум обстоятельствам: под действием переменных сил, появляющихся на них в полете, и по желанию летчика, что, влияя на лопасти, руководит полетом вертолета.

Откуда же берутся переменные силы? В случае если на режиме висения несущий винт обдувается прямым потоком воздуха и все лопасти винта трудятся в однообразных условиях, то при наличии поступательной скорости винт попадает в режим косой обдувки. Наряду с этим выясняется, что условия работы разных лопастей сейчас времени либо, что-то же, условия работы лопасти в течение одного полного оборота винта существенно изменяются.

Разглядим данный вопрос подробнее. Для удобства принято несущий винт в целом воображать, как единую плоскость вращения (которая проходит через втулку винта перпендикулярно оси винта). Увидим, что в конечном итоге имеет место не плоскость, а конус, образованный вращающимися лопастями (его время от времени именуют «тюльпаном» лопастей).

Разглядывая винт как плоскость вращения, легко видеть углы атаки, под которыми винт движется относительно встречного потока воздуха в поступательном полете.

Углом атаки винта именуется угол, образуемый направлением вектора скорости набегающего потока воздуха и плоскостью, перпендикулярной к оси втулки несущего винта. Обозначается данный угол атаки через А в отличие от угла атаки, под которым видится профиль лопасти с потоком воздуха. В случае если у самолета угол атаки крыла и профиля крыла одно да и то же, то для вертолета значения— величины разные.

При несущий винт движется под отрицательным углом атаки, а при б — под хорошим углом. И в том и другом случае винт трудится в косом потоке.

Разложим по правилу параллелограмма вектор скорости встречного потока V на две составляющие скорости: одну — в плоскости, перпендикулярной к оси вращения винта, другую — по оси винта.

Тогда сходу обнаруживается различие в условиях работы винта в случаях.

При воздушное пространство со скоростью подходит к винту сверху. Данный режим работы несущего винта соответствует моторному полету вперед по горизонту, и комплекту высоты либо спуску с маленькими углами наклона траектории к горизонту.

При б воздушное пространство со скоростью подходит к винту снизу. Данный режим работы несущего винта соответствует моторному планированию (безмоторному полету на режиме самовращения винта) либо крутому спуску.

Переходя к предстоящему ознакомлению с работой винта, запомним из обрисованного выше два события, в частности:

— угол атаки несущего винта не равен углу атаки профиля раздельно забранной лопасти;

— в плоскости вращения несущего винта действует не полная скорость встречного потока воздуха V, а лишь ее составляющая.

Разглядывая несущий винт сверху, по направлению стрелок, мы заметим картину, схематически изображенную.

Наряду с этим каждое сечение лопасти на радиусе будет пребывать под действием двух скоростей: скорости и окружной скорости набегающего потока V. Сложив геометрически эти скорости в каждом угле азимута, мы заметим, что сечение лопасти (на пунктирной окружности) в течение одного оборота обтекается воздухом со скоростью, все время изменяющейся по направлению и величине.

В действительности, на угле азимута (360°) скорость обтекания больше (как диагональ прямоугольника — сторона) и отклонена к концу лопасти. На угле азимута = 90° скорость обтекания равна сумме скоростей. Эта лопасть идет навстречу набегающему потоку и исходя из этого именуется наступающей лопастью. На угле азимута яр =180° скорость обтекания 1 = 180° по собственной безотносительной величине такая же, что и на угле азимута 4 = 0°, но отклонена не к концу лопасти, а к оси вращения.

На угле азимута v = 270° скорость обтекания равна разности. Эта лопасть как бы уходит от набегающего потока и исходя из этого именуется отступающей лопастью. Она превосходна тем, что на ней находится целый участок, что обтекается не с передней, а с задней кромки, в силу чего данный участок по большому счету не формирует подъемной силы (территория обратного обтекания).

Итак, мы установили, что условия работы лопасти в течение оборота изменяются за счет трансформации скоростей обтекания.

Помимо этого, условия работы отдельных сечений лопастей изменяются кроме этого за счет трансформации углов атак». Дело в том, что неспециализированного угла атаки для всей лопасти нет. Возможно сказать лишь об угле атаки конкретного сечения. Данный угол все время претерпевает трансформации. Пускай первоначально сечение установлено под углом в к плоскости вращения.

Угол Н между линией нулевой подъемной силы профиля и плоскостью вращения именуется установочным углом либо шагом лопасти.

С началом вращения любое сечение на радиусе обтекается со скоростью.

Угол атаки равен установочному углу. При наличии поступательной скорости в плоскости вращения появится скорость, а перпендикулярно ей — скорость. Помимо этого, в плоскости вращения появляется индуктивная скорость, позванная отбрасыванием воздуха винтом.

В скорость разложена на две составляющие: на протяжении лопасти и перпендикулярно ей на протяжении сечения. Разумеется, что на условия работы сечения воздействует скорость.

Сложены скорости, действующие в плоскости вращения. Продемонстрирован профиль сечения и сложены все действующие на него скорости. Угол между суммарной скоростью W и линией нулевой подъемной силы (аэродинамической хордой) и имеется подлинный угол атаки при поступательном перемещении вертолета.

Данный угол (аист) намного меньше установочного угла.

Помимо этого, (в силу трансформации величины, поскольку эти скорости то складываются, то вычитаются в течение одного оборота), ясно, что подлинный угол атаки все время претерпевает трансформации.

Так, в поступательном полете условия работы лопасти за один оборот (цикл) все время изменяются. С началом следующего оборота цикл повторяется.

За счет различия в скоростях углов и обтекания атаки сечений циклически изменяется положение полной аэродинамической силы, появляющейся на лопасти несущего

винта. Полная аэродинамическая сила уже не проходит на протяжении оси вращения винта. Это есть источником вибрации вертолета и одной из обстоятельств неустойчивости его.

За счет разности подъемных сил в разных местах поверхности, ометаемой винтом, на нем создаются моменты, стремящиеся опрокинуть вертолет довольно продольной п поперечной осей; за счет разности сил сопротивления лопасти имеют большую нагрузку в плоскости вращения.

Все это заставляет конструктора вводить множество конструктивных изюминок в несущий винт вертолета если сравнивать с самолетным винтом.

агрегаты и Узлы техники

Аэродинамика. Винты.

Увлекательные записи:

Похожие статьи, которые вам, наверника будут интересны: