РЕЖИМ "ВИХРЕВОГО КОЛЬЦА ” И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗДУШНЫЕ СКОРОСТИ VyH

При снижении вертолета по вертикальной траектории (0 = —90°) или с малой горизонтальной скоростью Vxg, меньшей, приблизительно, 30 км/ч, в некотором интервале вертикальных скоростей наступает осо­бый режим обтекания несущего винта — так называемый режим "вихре­вого кольца”. Особенностями этого режима являются форма вихревого следа несущего винта, нестационарность вихрей. На режиме висения вих­ри, сошедшие с лопастей, уносятся вниз потоком, создаваемым несущим винтом. Когда же вертолет снижается, несущий винт догоняет отходя­щие от него вихри. Из-за близости вихрей к плоскости вращения индуктив­ные скорости на ней возрастают. Как показывают опыты по визуализа­ции вихрей, вихревая система расширяется, концевые вихри выходят за пределы плоскости вращения, там их скорость снижения уменьшает­ся, и вихревая пелена заворачивается к плоскости вращения, образуя таким образом поверхность типа тора. На рис. 3-36 показаны вихревая пелена от одной лопасти и поле скоростей после двух оборотов винта при вертикальном снижении. Это — результат расчета по нелинейной неста­ционарной теорій, разработанной под руководством С. М. Белоцерков­ского [ 3 ]. В этом методе одновременно определяются циркуляция вих­рей и их положение, силы и моменты винта. Вязкость и сжимаемость воз­духа не учитываются.

Режим "вихревого кольца” встречается не только при снижении, во и в случаях, когда несущий винт обтекается снизу, VyH < О, при малой

Описывая результаты опытов на модели винта, Е. С. Вождаев [ 2 ] отмечал, что на режиме "вихревого кольца” концевые вихри совершают

r

\’

т\л*С’Г,,-‘"Iі……………….. …

— < >1 1 * f * 1 * « <, ,,////////ft HHHUmhi mi«( ‘ ‘**•••// /f / f / /ftt нітіпичн"|"""іі)/і’//////> иИН(іНИіН(і|Н’"цщ(()(Н^

в

Рис. 3.36. Вихревая пелена (в) и поле скоростей (б) на режиме ’’вихревого кольца’’ колебательное движение, диффундируют и создают в потоке интенсив­ную крупномасштабную турбулентность. Индуктивные скорости у лопас­тей изменяются по времени. Экспериментаторы указывают, что при посто­янной скорости потока в аэродинамической трубе винт не выходит на ус­тановившийся режим. Конус, образованный лопастями, качается, вели­чины сил и моментов винта колеблются около некоторых значений. "Вих­ревое кольцо”, вероятно, еще не исследованные автоколебания, возника­ющие в результате периодического изменения индуктивных скоростей, которое происходит из-за периодического изменения расстояния между лопастями и вихрями.

Из-за увеличения индуктивных скоростей в плоскости вращения несу­щего винта его тяга при постоянном угле установки уменьшается. Воз­растают индуктивные потери несущего винта, так что при заданной силе тяги при снижении на режимах ’’вихревого кольца” потребляемая несу­щим винтом мощность превосходит по ряду экспериментальных данных мощность на режиме висения. Увеличение летчиком скорости снижения до некоторой величины ( — (4 … 6) м/с в зависимости от условий поле­та) при V = 0 … 40 км/ч не сопровождается изменениями в поведении вертолета, но при дополнительном, незначительном на Д Vyg = 0,5 … 1,0 м/с увеличении, вертикальная скорость самопроизвольно резко увеличивает­ся, достигая Vyg — 12 … 16 м/с. В этом диапазоне скоростей у вертолета плохая управляемость, тряска, неустойчивость показаний барометричес­ких приборов; у вертолета самопроизвольно увеличивается вертикаль­ная, боковая и продольная составляющие скорости. Перемещения орга­нов управления невелики, производятся с периодом 0,7 … 1,5 с. Таким образом, режим ’’вихревого кольца” — это опасный режим с внезапным увеличением скорости снижения и большой потерей высоты (400 м при Vxg = const и ~ 50 м — при своевременном увеличении V^).