КРИВОЛИНЕЙНОЕ ДВИЖЕНИЕ)
1.1. ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НЕСУЩЕГО ВИНТА
ПРИ МАТЕМАТИЧЕСКОМ МОДЕЛИРОВАНИИ
Для изучения предельных режимов полета вертолета должны быть определены аэродинамические характеристики несущего винта как при больших, срывных значениях коэффициента тяги, так и при его отрицательных значениях, при больших числах М концов лопастей. Срывные режимы характеризуются уменьшением интенсивности роста коэффициента тяги (?н) несущего винта при увеличении его углов атаки (а,,) и установки (80) (на скоростях VH < 200 … 150 км/ч увеличение тяги совсем прекращается), увеличением ’’завала” назад конуса, описываемого лопастями несущего винта (<*!), коэффициента профильных потерь (тпроф) несущего винта, статических нагрузок (Ролц, М2 а п) на автомат перекоса (динамические нагрузки в книге не рассматриваются). Принятый способ определения точки начала срыва показан на рис. 1.1.
Как видно из рисунка, при криволинейном движении вертолета, если согн > 0, срывные режимы возникают при больших, гн; зависимость сип и моментов винта от сожн, ш2н на срывных режимах увеличивается и иногда становится нелинейной: величины приращения сил и моментов зависят от знака ojx н , со2 к.
Нелинейное изменение сил и моментов, действующих на вертолет, имеет место также при срыве потока с крыла, стабилизатора. Срыв потока происходит не только при маневрах вертолета, но и при режимах прямолинейного полета, поскольку вертолет имеет очень большой диапазон изменения углов атаки (от = — 20° при наборе высоты до а„ = + 20° при планировании на режиме самовращения), и установленные нужным образом для расчетного режима горизонтального полета вертолета крыло и стабилизатор попадают в срыв на других режимах.
Таким образом, при моделировании движения вертолета с целью определения предельных режимов полета должны моделироваться как досрывные, так и срывные участки изменения аэродинамических сил и
Рис. 1.1. Зависимость коэффициента тяги несущего винта от угла атаки и угловых скоростей (при VH = const):
—- Чжн = wzh = 0; ———— —
wth — 0,02, to2 н = 0—и—х—
<Чсн = -0,02, ш2и = 0; — • — — “ти = ^zh = 0,02 моментов несущего винта и планера вертолета, а также достаточно точно учитываться составляющие со2 н, азх н угловой скорости несущего винта.
Математическое моделирование характеристик несущего винта можно осуществлять двумя способами: а) вычислением характеристик в процессе решения уравнений движения; б) определением характеристик заранее и вводом их в вычислительные машины в виде таблиц, графиков или аналитических зависимостей (существенно более простых, чем те, которые были использованы при их вычислении) .
Каждый из способов имеет свои преимущества и недостатки. В настоящей книге предпочтение отдано второму способу.
Его преимуществами являются:
возможность использования характеристик, полученных при летных испытаниях и испытаниях в аэродинамической трубе или расчетом по любой, даже весьма сложной теории, требующей продолжительного счета;
возможность применения аналоговых вычислительных машин (АВМ) , на которых вычисление характеристик несущего винта невозможно из-за сложности задачи для машин этого типа;
существенное сокращение времени счета при моделировании на цифровых вычислительных машинах (ЦВМ), что особенно важно для пилотажных стендов, когда моделирование должно выполняться в реальном времени.
Однако при использовании второго способа моделирования возникает ряд сложностей.
Приходится прибегать к некоторым упрощающим допущениям, так как очень трудно ввести в вычислительную машину характеристики несущего винта в зависимости от всех параметров, влияющих на них. Кроме того, характеристики несущего винта тем или иным способом аппроксимируются, следовательно, в модель могут быть внесены ошибки.
Изменение параметров лопастей и втулки требует повторного расчета и моделирования характеристик несущего винта.
Принимаются допущения о том, что в каждый момент времени махо
вое движение лопастей, силы и моменты несущего винта соответствуют мгновенным значениям параметров, определяющих характеристики, однако учитывается, что маховое движение, силы и моменты устанавливаются с некоторым запаздыванием, определяемым постоянной времени т.