ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕСУЩЕГО ВИНТА

Коэффициенты сил и моментов несущего винта зависят от 9-ти неза­висимых переменных. Например, коэффициент тяги винта

tн — /( > Vy н> So, SB, 8^ Mo, H, 7jj )• 0-1)

Вместо переменных VXH, Vy н на скоростях VH > 100 км/ч часто исполь­зуются переменные FH, ан.

Вычисление всех коэффициентов в зависимости от девяти параметров и дальнейшее использование при моделировании столь многочисленной информации крайне затруднительно. Поэтому в дальнейшем некоторые зависимости будем учитывать приближенно.

Зависимость характеристик от б0, SB, 6К будем определять на основе теории эквивалентного винта. Она систематически изложена, например в [ 17 ], а некоторые дополнения к ней — в настоящей книге. Теория экви­валентного винта доказывается при допущениях Глауэрта — Локка и для винтов без выноса горизонтальных шарниров, однако и на срывных режимах, и при применяемых /Г/Л расчеты имеют приемлемую точность. Теорию эквивалентного винта можно применять в двух вариантах: исполь­зуя характеристики эквивалентного винта (обозначаются индексом нижним э) или характеристики винта при нейтральном положении авто­мата перекоса (обозначаются штрихом).

Для второго варианта нужно сделать некоторые пояснения. Условия­ми эквивалентности разных режимов работы несущего винта являются: VH = const, и>хи = const, cjyн = const, а„ з = ан + tpls = const, <р0 = б0 — — ka0 = const, причем ipls = -£), 6B — D2 $K + к(Ь, э — кд1э)/(1 + к2). Эта формула относится к случаю, когда ^ = 0 и упругость конструкции не учитывается; полная формула приводится в разд. 1.5.4. Выразим пред­последнее условие эквивалентности двух режимов, причем у второго из них 5В = 5К = 0:

ан. э — ®н — Sb — Dt6K+ к(Ь1э — ка1э)/(1 + к ) —

= «н + к(Ь’1э — ка’1э)/(1 + к2).

На эквивалентных режимах Ь1э = Ьэ> а1э = а э, следовательно, усло­вие эквивалентности принимает вид (для винта левого вращения)

а’и = о,, — Я,5В — D28k. (1.2)

Vyn = — VH sin [a; — (Di5B + D25k)]

Последнее условие эквивалентности сводится к следующему: Vo — 5о — K£q = 5 о — К£7 0 .

На эквивалентных режимах а0 = «о • Но при разных р на эквивалент­ных режимах

До = До7л/Тл = «о РІР’ и 5о = 6о ка’оірір’ — 1).

Здесь р’ — массовая плотность воздуха в условиях, при которых опре­делялись характеристики винта при 6В = бк = 0. Неточность, связанная с различием 7Л при разных р, относится и к неравенству <pls (и других коэф­фициентов) на эквивалентных режимах полета, но при к <С 0,5 численно она невелика. Ниже будут использоваться результаты расчетов при бв = = бк = 0 и условия эквивалентности (1.2), (1.3).

Для дальнейшего сокращения числа независимых переменных будем упрощенно учитывать влияние сжимаемости воздуха на аэродинамичес­кие характеристики несущего винта. Влияние числа М0 сказывается, главным образом, на величине крутящего момента винта, поэтому все характеристики определяются при некотором среднем значении М0Ср и считаются не зависимыми от него, а к коэффициенту крутящего момен­та т* н (при М0Ср) добавляется слагаемое Дтсж, учитывающее изме­нение тк н при М0 М0 ср :

(1.4)

Рассмотрим зависимость коэффициентов сил и моментов несущего винта от составляющих ьзхн, со2н при криволинейном движении верто­лета. На рис. 1.1 показана зависимость /н от его угла атаки при VH = const для разных значений шх н и а>2н. На досрывном участке кривых (ан < < анСр) tH практически не зависит от согн и слабо — от сохн, а на срывном участке имеется существенная зависимость /н от coZH и малая — от ыхн. Мощность несущего винта (см. рис. 1.18, 1.19) зависит и от солн, и от согн. Продольная сила зависит от солн только на срывном участке, а от wZH — и на досрывном, и на срывном участках (см. рис. 2.10). Боковая сила винта не зависит от согн, но на всех участках зависит от <охн (см. рис. 2.12). Изменения по сохн, w2H коэффициентов махового движения лопастей и нагрузок в системе управления рассмотрены в разд. 1.3 и 1.5.

fi — (^ін> Ууи> ^о> wzh) + Д/і(^дсн» ^дсн»"Хп)’

ГД® f і > Ан» ^кн> До» а і. Ро. ш» wza. n»

Ь = /2(йх„,й;н;ві, йхн) + Д/2(Кхн, щгн,7„), 0-5)

ГД® ?2 А і» Д^лс а. п >

Д ^ с ж -^3 С ^j[H »«о, М0 ^оср)’

Функции /, … /з — это нелинейные зависимости от параметров, су­щественно влияющих на f,, f2, Дтсж. Они определяются перед модели­рованием при 5В = 5К= 0, р’ = 0,119, М0Ср = 0,65 по методам, описан­ным в разд. 1.3 … 1.5, ‘ 2.3 (штрихи у коэффициентов и др. обознача­ют, что они должны пересчитываться при 6В Ф 0, ЬКФ 0 (см. разд. 1.3.3, 1.4.2).

Функции Д/,, Д/2 — это приращения f2, f2, которые вычисляются в процессе моделирования по несложным формулам линейной теории (см.[17]) :

Т’л ухншх*Р J, , р + а0(— —

6 р р’

8 р’

Да, э = ь>хи + — (—————- 1) шгн;

?л Р

8 р’ _ 4 _

дг»,э = — coz„ —; (—— О + — ух н Ддо;

і + к11

7Л Р з

Д’н = Д» УХншхн14> ДАнэ = — Д~ <Л> ьзхн /6;

ДАн = АЛнэ + ?кДЬ’г, Дінз = а^со^/б;

Ді|, = Д*нэ — tKAa’i ;

Атки = [Ді (1 + к2)/4 — ыхн/8].

В последней формуле принято: а, э = ei(l + к2). В некоторых случаях на срывных режимах в формулы (1.6) вносятся поправки (см. разд. 2.3). Приращения (1.6) обычно невелики, но на предельных режимах полета может возникнуть необходимость учесть их.

Моменты несущего винта тхН, /и2Н определяются по формулам (1.5) либо (1.88) … (1.90).

Отметим, что описанный метод определения характеристик несущего винта при математическом моделировании не является единственным. При некоторых параметрах несущего винта и возможностях вычислитель­ных машин могут оказаться предпочтительными другие методы.