РАБОТА НЕСУЩИХ ВИНТОВ ПРИ КОСОМ. ОБТЕКАНИИ

В зависимости от направления полета вертолета несущие шшты могут работать на различных углах атаки, т. е. в режиме косого обтекания (Лф ±90°).

При косом обтекании лопасти несущих винтов враща­ются с окружной скоростью сdR и перемещаются со ско­ростью полета вертолета V, которую можно разложить на составляющие (рис. 1.12, а): скорость Vt = V cos А, век­тор которой параллелен плоскости вращения, и скорость V-, -= И sin А, вектор которой перпендикулярен плоскости вращения несущих винтов. Влияние вертикальной состав­ляющей скорости рассмотрено в § 4, поэтому для упроще-

ния рассмотрим частный случай косого обтекания — режим плоского обтекания, при котором А=0.

Скорость обтекания произвольного элемента лопасти в плоскости вращения в любом азимуте можно определить по формуле

Ц7С = о)г +1 Vcos Л sin <!>, а для A=0Fe = шг +| V sin

13 азимуте от ф=0 до tJ)=180° лопасть движется про­гни потока и окружная скорость складывается с составля­ющей поступательной скоростью. При движении лопасти в а. жмутах от ф = 180° до яр=0 лопасть идет по потоку и ско­рость обтекания будет меньше окружной скорости на вели­чину Fsinij) (рис. 1.12,6). В связи с этим в поступатель­ном полете в азимутах от ф = 180° до я|/ = 0° часть лопасти будет обтекаться воздушным потоком нс с носка, а с хвос­тика, т. с. на несущих винтах (у ВИВ — справа, а у 111IB —слева по полету) будут образовываться зоны обрат­ного обтекания. Характеристика всех режимов несущих винтов при косом обтекании выражается коэффициентом режима работы

V cos А *•
«о R

С другой стороны, учитывая, что зона обратного обте­кания имеет границу, на которой суммарная скорость обтекания лопасти равна нулю («г = Vх 8іпф), из подобия

АС___ АО

треугольников АСО и ВДО (рис. 1.12, б) имеем тгт—

AC-=HcosA, ВД = «>#, AO = d. ВО = Д,

Iа —

т. е. коэффициент |х показывает, какая часть лопасти в азимуте ф=270° при косой обдувке работает в зоне обрат­ного обтекания. На максимальной скорости полета р=0,36. Допускать увеличение р выше предельных значений нельзя, так как это резко уменьшит общую тягу несущих винтов и повысит уровень вибрации вертолета.

Поскольку скорость встречного воздушного потока в поступательном полете, складываясь с окружной скоростью лопасти в се концевом сечении, изменяется по синусоидаль­ному закону, то по такому же закону будет изменяться подъемная сила лопасти:

где в общем случае

Wa = VTpR +1V cos A sin ф)2 j-f-i (^i +’ V sin Л)2,

При этом своего максимального значения Ул достигает в азимуте-ф = 90° и минимального — в азимуте i]) = 270°. Такое изменение подъемной силы лопастей каждого из вин­тов, если лопасти закреплены на втулке жестко, вызывает нагружение корневых сечений лопастей знакопеременными изгибпыми напряжениями. Кроме того, в этом случае на втулки будут передаваться кренящие моменты МКр (рис. І. ІЗ): у ВНВ—вправо, у ННВ — влево. Для умень­

шения кренящих моментов и разгрузки лопастей от знако­переменных нагрузок лопасти крепятся к втулкам с помощью горизонтальных и вертикальных шарниров.

Исследования, проводимые Н. Е. Жуковским, показали, что если несущий винт обдувается в плоскости вращения со скоростью V или продвигается в плоскости вращения с
кііі же скоростью, то при одной и той же мощности, затра­чиваемой на его вращение, тяга винта с увеличением ско­їм їсти растет.

Формула тяги идеального винта в поступательном поле — іг будет иметь вид

Т = 2pF0Mv[ V,

где v’i — средняя потребная индуктивная скорость в посту­пательном полете.

Физическая сущность явления заключается в том, что с увеличением поступательной скорости несущий винт взаи­модействует с большей массой воздуха, т. е. увеличивается секундный расход воздуха через несущие винты.

У реальных винтов тяга зависит от поступательной ско­рі їсти и угла атаки несущих винтой А за счет изменения коэффициента Ст. При А=0, когда поток скользит вдоль плоскости вращения, тяга возрастает с увеличением скоро-

1/

сти полета за счет увеличения секундного расхода. Если углы атаки несущих винтов уменьшать, то тяга будет уменьшаться за счет уменьшения углов атаки лопастей (рис. 1.14).

‘При увеличении скорости вертолета одновременно уменьшаются углы атаки несущих винтов, так как чем больше скорость, тем больший потребуется наклон несу­щих винтов в сторону полета. Поэтому за счет увеличения скорости тяга растет, а за счет уменьшения углов атаки она одновременно уменьшается. До определенной скоро­сти (Увк) тяга будет возрастать, а при дальнейшем уве­личении скорости она будет уменьшаться как за счет уменьшения углов атаки, так и за счет расширения зон обратного обтекания.