 |
Оглавление
|
|
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФИЛИАЛ ВУНЦ ВВС «ВВА» В Г. СЫЗРАНИ
C. П. Петровский, В. А. Джаксбаев
Практическая аэродинамика
вертолета ми-8т(мт)
Учебное пособие
В двух частях
Часть 1
Сызрань 2021
УДК 629. 7
ББК 39, 5; 39, 6
П 30
Рецензенты:
кандидат технических наук, доцент заведующий кафедрой «Летная эксплуатация воздушных судов и безопасность полетов» Ульяновского высшего авиационного училища гражданской авиации В. Д. Задорожный;
кандидат технических наук, доцент 6 кафедры аэродинамики и динамики полета ВУНЦ ВВС «ВВА имени профессора Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина» (филиал, г. Сызрань, Самарская область) подполковник В. Полуяхтов;
доцент, кандидат технических наук доцент кафедры технической механики Самарского государственного технического университета Ю. Онушкин
Петровский С. П.
П 30 Практическая аэродинамика вертолета Ми-8Т(МТ): учеб. пособие: в 2 ч. ч. 1/ С. П. Петровский, В. А. Джаксбаев. – Сызрань: ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия имени профессора Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина» (филиал, г. Сызрань, Самарская область), 2021. − 122 с.; 55 ил.
Под общей редакцией кандидата технических наук, доцента кафедры аэродинамики и динамики полета В. А. Полуяхтова.
Учебное пособие разработано на основании квалификационных требований к военно-профессиональной подготовке выпускников по специальности - 25. 05. 04 (по военной специальности «Летная эксплуатация и применение авиационных комплексов») и рабочим программам учебных дисциплин «Аэродинамика и динамика полета» и «Практическая аэродинамика», изучаемой в Сызранском филиале ВУНЦ ВВС «ВВА». Может быть использовано также летным и инженерно-техническим составом авиационных частей.
|
|
|
УДК 629. 7
ББК 39, 5; 39, 6
© Петровский С. П., Джаксбаев В. А., 2021
© Военный учебно-научный центр
Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия им. профессора Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина» (филиал, г. Сызрань, Самарская обл. ), 2021
ОГЛАВЛЕНИЕ
Практическая аэродинамика вертолета ми-8т(мт) 1
Оглавление. 3
Основные условные обозначения. 5
Сокращения. 8
Предисловие. 9
Глава 1 Основные характеристики и особенности аэродинамики вертолета. 10
1. 1 Общая характеристика вертолета. 10
1. 2 Аэродинамическая компоновка вертолета и характеристики основных частей вертолета Ми-8Т(МТ) 12
1. 2. 1 Несущий винт. 13
1. 2. 2 Рулевой винт. 28
1. 2. 3 Фюзеляж.. 35
1. 2. 4 Стабилизатор. 37
1. 2. 5 Киль. 38
1. 3 Основные системы координат. Углы, определяющие положение вертолета в пространстве 39
1. 3. 1 Нормальная земная и нормальная системы координат. 39
1. 3. 2 Связанная система координат (ОXYZ) 40
1. 3. 3 Скоростная система координат (ОXaYaZa) 41
1. 3. 4 Траекторная система координат (OXkYkZk) 42
1. 4 Силы и моменты, действующие на вертолет в полете. 43
1. 4. 1 Методика построения схемы сил и моментов, действующих на вертолет. 45
1. 5 Уравнения движения вертолета. 52
1. 6 Перегрузка. Уравнения движения в перегрузках. 54
1. 6. 1 Располагаемая и допустимая перегрузки. 57
Глава 2 Равновесие, устойчивость и управляемость вертолета. 59
2. 1 Понятие равновесия вертолета, общие условия равновесия. 59
2. 2 Центровка вертолета. 59
2. 2. 1 Методика расчета продольной центровки при изменении загрузки. 61
2. 3 Продольное равновесие. 63
2. 3. 1 Условия продольного равновесия вертолета. 63
2. 3. 2 Балансировочный угол. 63
2. 3. 3 Балансировочные кривые. 65
2. 3. 4 Влияние стабилизатора. 67
2. 3. 5 Влияние продольной центровки. 69
2. 4 Боковое равновесие. 70
2. 4. 1 Условия бокового равновесия. 70
2. 4. 2 Боковое равновесие без скольжения (с креном) 75
|
|
|
2. 4. 3 Боковое равновесие вертолета со скольжением.. 76
2. 5 Демпфирование. Демпфирующие свойства вертолета. 79
2. 6 Устойчивость вертолета. 81
2. 6. 1 Продольная статическая устойчивость. 81
2. 6. 2 Боковая статическая устойчивость. 86
2. 6. 3 Динамическая устойчивость вертолета. 89
2. 7 Управляемость вертолета. 92
2. 8 Применение автоматических устройств в системах управления вертолетами. 93
Глава 3 Горизонтальный полет вертолета. 97
3. 1 Продольная и боковая балансировка вертолета в горизонтальном полете. 97
3. 2 Потребные тяга НВ и мощность для горизонтального полета. 98
3. 2. 1 Располагаемая и потребная тяги НВ в горизонтальном полете. 98
3. 2. 2 Располагаемая и потребная мощность горизонтального полета. 102
3. 3 Кривые Н. Е. Жуковского и их изменение в зависимости от эксплуатационных факторов 106
3. 4 Диапазон скоростей и высот горизонтального полета. 109
3. 4. 1 Порядок построения теоретического диапазона высот и скоростей горизонтального полета 109
3. 4. 2 Эксплуатационный (практический) диапазон высот и скоростей горизонтального полета 111
3. 5 Первый и второй режимы горизонтального полета. 112
3. 6 Возможность горизонтального полета с одним работающим двигателем.. 114
3. 7 Условия и особенности выполнения горизонтального полета. 115
Глава 4 Набор высоты и снижение вертолета по наклонной траектории. 119
4. 1 Балансировка вертолета в установившемся наборе высоты по наклонной траектории. 119
4. 2 Тяга несущего винта и мощность, потребные для наклонного набора высоты.. 122
4. 3 Характеристики установившегося набора высоты.. 123
4. 4 Условия и особенности выполнения набора высоты.. 125
4. 5 Балансировка вертолета при установившемся наклонном снижении. 128
4. 6 тяга и мощность, потребные для наклонного снижения. 131
4. 7 Характеристики установившегося наклонного снижения. 132
4. 8 Условия и особенности выполнения снижения по наклонной траектории. 133
Глава 5 Режимы вертикального полета вертолета. 135
5. 1 Балансировка вертолета на режиме висения. 135
5. 2 Потребные и располагаемые тяги и мощности на режиме висения. 136
5. 2. 1 Потребная и располагаемая тяги НВ на режиме висения. 136
5. 2. 2 Потребная и располагаемая мощности на режиме висения. 137
5. 2. 3 Определение предельного взлетного веса и статического потолка вертолета по номограммам 139
|
|
|
5. 3 Вертикальный подъем вертолета. 148
5. 3. 1 Балансировка вертолета. 148
5. 3. 2 Потребные тяга и мощность для вертикального подъема. 150
5. 3. 3 График скороподъемности, барограмма подъема. 150
5. 4 Вертикальное снижение. 152
5. 4. 1 Балансировка вертолета. 152
5. 4. 2 Тяга и мощность, потребные для вертикального снижения. 152
5. 4. 3 Режим «вихревого кольца». 153
5. 4. 4 Условия и особенности выполнения вертикального снижения. 153
Библиографический список. 154
ПРАКТИЧЕСКАЯ АЭРОДИНАМИКА ВЕРТОЛЕТА МИ-8Т(МТ) 155
446007, Самарская обл., г. Сызрань-7, ул. Маршала Г. К. Жукова ВУНЦ ВВС.. 155
(филиал, г. Сызрань, Самарская обл. ) 155
Основные условные обозначения
| O0XgYgZg | – | нормальная земная система координат |
| OXgYgZg | – | нормальная система координат |
| OXYZ | – | связанная система координат |
| OX | – | продольная ось |
| OY | – | нормальная ось |
| OZ | – | поперечная ось |
| OXaYaZa | – | скоростная система координат |
| OXa | – | скоростная ось |
| OYa | – | ось подъемной силы |
| OZa | – | боковая ось |
| OXкYкZк | – | траекторная система координат |
| a | – | угол атаки профиля |
| b | – | угол скольжения |
| y | – | угол рыскания |
| J | – | угол тангажа |
| γ | – | угол крена |
| θ | – | угол наклона траектории |
| V | – | воздушная скорость вертолета |
| w w R | – – | угловая скорость вращения вертолета окружная скорость вращения лопасти |
| ω х | – | угловая скорость крена |
| ω у | – | угловая скорость рыскания |
| ω z | – | угловая скорость тангажа |
| m | – | масса летательного аппарата |
| Jx | – | момент инерции относительно оси OX |
| Jy | – | момент инерции относительно оси OY |
| Jz | – | момент инерции относительно оси OZ |
| æ (х) | – | угол продольного отклонения автомата перекоса |
| η | – | угол поперечного отклонения автомата перекоса |
| jош | – | общий шаг винта |
| Тнв(ТН) | – | сила тяги несущего винта |
| Тх | – | продольная составляющая силы тяги НВ |
| Ту | – | нормальная составляющая силы тяги НВ |
| Тz | – | поперечная составляющая силы тяги НВ |
| Тха | – | составляющая силы тяги в скоростной системе координат (по оси OXa) |
| Туа | – | составляющая силы тяги в скоростной системе координат (по оси ОYa) |
| Тzа | – | составляющая силы тяги в скоростной системе координат (по оси OZa) |
| – | перегрузка |
| nх | – | продольная перегрузка |
| nу | – | нормальная перегрузка |
| nz | – | поперечная перегрузка |
| nхa | – | тангенциальная перегрузка |
| nуa | – | нормальная скоростная перегрузка |
| nza | – | боковая перегрузка |
| Cx | – | коэффициент продольной силы |
| Cy | – | коэффициент нормальной силы |
| Cz | – | коэффициент поперечной силы |
| Cxa | – | коэффициент лобового сопротивления |
| Cya | – | коэффициент подъемной силы |
| Cza | – | коэффициент боковой силы |
| Ст | – | коэффициент тяги |
| mкр | – | коэффициент крутящего момента |
| σ | – | коэффициент заполнения |
| μ | – | коэффициент режима работы несущего винта |
| Fнв | – | площадь несущего винта |
| S | – | площадь (стабилизатора, вертикального оперения) |
| b | – | хорда лопасти |
| yл | – | угол азимутального положения лопасти |
| – | относительная толщина профиля |
| – | скоростной напор |
| a | – | скорость звука |
| М | – | число Маха |
| К | – | качество (профиля, винта, летательного аппарата в целом) |
| Р0 | – | статическое давление |
| ρ | – | плотность воздуха |
| v1 | – | средняя индуктивная скорость в плоскости диска несущего винта |
| Vу | – | осевая составляющая воздушной скорости |
| Vх | – | тангенциальная составляющая воздушной скорости |
| α н | – | угол атаки несущего винта |
| α ф | – | угол атаки фюзеляжа |
| ω н | – | угловая скорость вращения несущего винта |
| Yа | – | подъемная сила фюзеляжа, стабилизатора |
| Ха | – | лобовое сопротивление фюзеляжа, стабилизатора |
| rэ | – | расстояние от оси вращения винта до среднего сечения элемента лопасти |
| Rэ | – | полная аэродинамическая сила элемента лопасти |
| R | – | радиус несущего винта |
| Sмид | – | площадь миделя фюзеляжа, стабилизатора |
| Трв | – | сила тяги рулевого винта |
| Тп | – | потребная для конкретного режима полета сила тяги несущего винта |
| Тр | – | располагаемая сила тяги несущего винта |
| Nп | – | мощность силовой установки, потребная для обеспечения конкретного режима полета |
| Nр | – | максимальная мощность, подводимая к несущему винту |
| ε | – | конструктивный угол наклона вала несущего винта вперед |
| ε с | – | угол скоса потока |
| Се | – | удельный расход топлива |
| хт | – | продольная центровка |
| ут | – | вертикальная центровка |
| zт | – | боковая центровка |
| G | – | вес вертолета |
| Хвр | – | вредное сопротивление фюзеляжа |
| Fцб | – | центробежные силы, действующие на лопасти при их вращении |
| Мвт | – | момент втулки, суммарный момент на втулке несущего винта, возникающий от упругих, инерционных и кориолисовых сил |
| Мр нв | – | реактивный момент несущего винта |
| Мр рв | – | реактивный момент рулевого винта |
| D1, D2 | – | передаточные числа, связывающие углы отклонения тарелки автомата перекоса с отклонением тяги несущего винта |
| δ в | – | искусственный завал конуса несущего винта |
| а1 | – | продольный естественный завал конуса несущего винта |
| b1 | – | поперечный естественный завал конуса несущего винта |
| Vпр | – | приборная скорость вертолета |
| Vист (Vпут) | – | скорость вертолета относительно земли |
| Н | – | высота полета |
| t | – | время полета |
| l эгш | – | расстояние между эквивалентными горизонтальными шарнирами |
| g | – | ускорение свободного падения |
| Мгир | – | момент гироскопический |
| Ne | – | мощность, снимаемая с вала свободной турбины |
| Ne 0 | – | мощность, снимаемая с вала свободной турбины двигателя при стандартных условиях |
| Ni | – | индуктивная потребная мощность |
| Nпр | – | профильная потребная мощность |
| Nдв | – | потребная мощность движения |
| η о | – | относительный коэффициент полезного действия несущего винта |
| ξ м | – | коэффициент использования мощности силовой установки |
| tнар. в | – | температура наружного воздуха |
| ∆ N | – | избыток мощности |
| МY РСНВ | – | аэродинамический момент рысканья на режиме самовращения несущего винта |
| Vу | – | вертикальная скорость |
| Vпл | – | скорость планирования по наклонной траектории |
| Vэк | – | экономическая скорость полета |
| Vne | – | непревышаемая скорость полета |
| Vкр | – | крейсерская скорость полета |
| q | – | километровый расход топлива |
| Qч | – | часовой расход топлива |
| L | – | дальность полета |
| VL max | – | скорость максимальной дальности полета |
| Vt max | – | скорость максимальной продолжительности полета |
| пнв | – | обороты несущего винта |
| пст | – | обороты свободной турбины |
| π к | – | степень сжатия воздуха турбокомпрессором |
| δ z | – | угол между проекцией Тнв на плоскость симметрии вертолета и осью вала несущего винта |
| δ х | – | угол между Тнв и ее проекцией на плоскость симметрии вертолета |
Сокращения
|
|
|
|
|
|
| АП | -автомат перекоса |
| АПЛ | -автопилот |
| АЗС | -автомат защиты сети |
| АРК | - автоматический радиокомпас |
| БИСК | -бортовая информационная система контроля |
| БПРМ | -ближняя проводная радиостанция (радиомаяк) |
| ВП | -воздушная подушка |
| ВК | - вихревое кольцо |
| ВМЦ | - высотомер цифровой |
| ГП | - горизонтальный полет |
| ГШ | - горизонтальный шарнир |
| ГТД | - газотурбинный двигатель |
| ДПРМ | - дальняя приводная радиостанция (радиомаяк) |
| ЗК | - задатчик курса |
| ЗМГ | - земной малый газ |
| ИКМ | - измеритель крутящего момента |
| КСУ | - комплексная система управления |
| КПД | - коэффицент полезного действия |
| МСА | - международная стандартная атмосфера |
| НВ | - несущий винт |
| НР | - насос-регулятор |
| ОНД | - один неработающий двигатель |
| ОНДП | - один неработающий двигатель, продолжительный режим |
| ОПВР | - особые правила визуального полета |
| ОШ | - общий шаг винта |
| ПМГ | - полетный малый газ |
| ПВП | - правила визуальных полетов |
| ПУ | - пульт управления |
| ПВД | - приемник воздушного давления |
| РВ | - рулевой винт |
| РСНВ | - режим самовращения несущего винта |
| РАП | - разъем аэродромного питания |
| РЛЭ | - руководство по летной эксплуатации |
| РУД | - рычаг управления двигателем |
| РЦШ | - рычаг циклического шага |
| РОШ | - рычаг общего шага |
| РРУ | - рычаг ручного управления |
| САУ | - система автоматического управления |
| СГФ | - строительная горизонталь фюзеляжа |
| ТПРП | - точка принятия решения на посадку |
Предисловие
В настоящее время вертолеты получили широкое распространение, расширился круг задач, возлагаемых на них, повысились требования к безопасности полетов.
Поэтому все время остается актуальной необходимость изучения практической аэродинамики вертолета, основанной на динамике полета и позволяющей в результате анализа различных видов и режимов полетов обосновывать правильные действия летчика.
В учебном пособии рассмотрены аэродинамические характеристики вертолетов Ми-8Т, Ми-8МТ в целом, а также их основных элементов как на установившихся режимах полета с постоянными значениями скорости поступательного и вращательного движения, так и характеристики движения вертолета на неустановившихся переходных режимах, в том числе при предельных и критических режимах полета.
Большая часть пособия посвящена особенностям аэродинамики вертолета при нормальной работе силовой установки вертолета и его систем. Особое внимание уделено отказам одного и двух двигателей, системе путевого управления, то есть режимам и условиям, при которых еще возможно достижение летных характеристик, установленных Нормами летной годности. Также приведены результаты поиска рациональных траекторий и методов пилотирования вертолета как на основных, так и предельных режимах, даны обоснованные пояснения к основным требованиям Инструкции экипажу (Руководства по летной эксплуатации) вертолетов Ми-8Т, Ми-8МТ.
Учебное пособие «Практическая аэродинамика вертолета Ми-8Т(МТ)» разработано в соответствии с Учебными программами дисциплин «Аэродинамика и динамика полета» и «Практическая аэродинамика», изучаемыми в пятом и седьмом семестрах. Его целью является обучение курсантов анализу характеристик и обоснованию техники пилотирования учебного вертолета. Анализируются особенности аэродинамики несущего, рулевого винтов и планера вертолета, особенности балансировки, устойчивости и управляемости, характеристики на установившихся режимах полета, при маневрировании вертолета, а также аэродинамические и летно-эксплуатационные ограничения вертолета и действия летчика как при выполнении установившихся, так и неустановившихся режимов полета, при попадании в особые случаи и критические режимы полета.
Изучив материал учебного пособия, курсант должен:
· знать:
- эксплуатационные ограничения и их физическую сущность;
- технику выполнения элементов полета, фигур пилотажа;
- возможные ошибки, отклонения при выполнении полетов, действий по их исправлению и предупреждению;
· уметь:
- увязывать знания законов динамики полета с практическими действиями в процессе пилотирования вертолета;
- обосновывать положения Инструкции экипажу, используя знания динамики полета и практической аэродинамики.
Учебное пособие рекомендовано летному и курсантскому составу, осуществляющему эксплуатацию вертолетов Ми-8Т, Ми-8МТ, оно поможет разобраться в сущности летных ограничений, в рекомендованных экипажу методах пилотирования.
|
|
|
