 |
Рис. 11. Поляра несущего винта на режиме висения
|
|
|
|
Рис. 11. Поляра несущего винта на режиме висения
Поляра несущего винта изменяется с изменением режима полета, т. е. с изменением частоты вращения или шага. Поэтому для вертолета необходимо иметь сетку поляр несущего винта, где каждая поляра несущего винта соответствует постоянным значениям и, V, φ , Re, М, μ.
Аэродинамическое качество несущего винтаменьше, чем у крыла, оно не превышает 6 – 8. В моторном полете винт создает аэродинамическую силу (силу тяги) благодаря крутящему моменту силовой установки. Поэтому для моторного полета поляра несущего винта представляется в виде зависимости коэффициентов его полной аэродинамической силы Тн. и коэффициентов крутящего момента, которые определяют располагаемую Тн. и затрачиваемую для этого мощность, но Тн. и крутящий момент зависят от общего шага, частоты вращения и скорости косой обдувки. Режим работы несущего винта характеризуется μ. На рис. 12 показана сетка поляр для различных μ.
Рис. 12 Поляры несущего винта, построенные по коэффициенту тяги и коэффициенту крутящего момента:
а – характеристика режима полета: 1 – висение μ =0; 2, 3, 4, 5 – режимы полета с поступательной скоростью для μ 2< μ 3< μ 4 < μ 5;
б – общий шаг; 1´, 2´, 3´ - режимы полета с общим шагом несущего винта для φ 1< φ 2 < φ 3
При некотором числе φ отношение CТ 3/2 /ткр на висении максимальное,
поэтому винт имеет η max — максимальный относительный кпд.
Рассмотрим поляру несущего винта для вертолета Ми-8 на режиме висения (рис. 13) без влияния земли и с ее влиянием.
Рис. 13. Поляра несущего винта на режиме висения: 1- с влиянием земли;
2- без влияния земли
|
|
|
Чем больше общий шаг несущего винта, тем больше коэффициент крутящего момента. Следовательно, чем больший крутящий момент будет приложен к несущему винту, тем больше будет коэффициент тяги Суа и, значит, тяга (т. е. нормальная аэродинамическая сила). При наличии «воздушной подушки» коэффициент тяги будет больше.
Сетка поляр несущего винта необходима для расчета аэродинамических характеристик вертолета. Она строится на основе расчетов и результатов летных испытаний. Если к поляре несущего винта добавить соответствующие значения Сxаф и Суаф, то получим поляру вертолета. Необходимо иметь в виду, что поляра, построенная в связанной системе координат, отличается от поляры, построенной в скоростной системе координат, так как составляющие полной аэродинамической силы приобретают иной физический смысл. Тяга, построенная в скоростной системе координат, значительно меньше тяги, построенной в связанной системе координат.
Имея сетку поляр, можно рассчитать аэродинамические характеристики вертолета, если известна располагаемая мощность. Точный расчет аэродинамических характеристик невозможен, так как нельзя учесть все факторы в каждом отдельном случае полета. Поэтому существует упрощенный расчет аэродинамических характеристик, исключающий построение семейств поляр. С помощью упрощенного метода получают аэродинамические характеристики, на основании которых рассчитывают летные характеристики вертолета, а затем уточняют их летными испытаниями.
Кинематические характеристики несущего винта
Кинематика несущего винта вертолета Ми-8 в принципе не отличается от кинематики несущего винта, более ранних вертолетов Ми-2, Ми-4, так как шарнирная подвеска лопастей у них аналогична. Однако имеются некоторые особенности.
Горизонтальные шарниры позволяют лопастям совершать маховые движения. Максимально возможный угол взмаха лопастей вверх до упоров 25°, вниз — 4°. Угол свеса при упоре на собачку центробежного ограничителя свеса — 1°40´. Центробежный ограничитель свеса срабатывает при оборотах по указателю: при раскрутке — 56%, при торможении — 42%. Разнос горизонтального шарнира 220 мм. Для более равномерного нагружения подшипников горизонтального шарнира на наиболее длительных эксплуатационных режимах полета, когда лопасть отклоняется назад на 5°—8° относительно своего радиального положения, втулка несущего винта Ми-8 имеет кроме разноса горизонтального шарнира еще и вынос его вперед по ходу вращения, т. е. середины проушин горизонтального шарнира смещены от радиального направления вперед по вращению на расстояние а (Рис. 14), которое составляет 45 мм. Разнос б и вынос а горизонтального шарнира, а также регулятор взмаха оказывают существенное влияние на кинематику маховых движений лопастей. Лопасть совершает маховые движения вокруг горизонтального шарнира вследствие циклического изменения шага несущего винта и непостоянства эффективного потока в различных азимутах в поступательном полете. Маховые движения лопастей вокруг горизонтального шарнира вследствие циклического изменения шага приводят к завалу конуса вращения по воле пилота в сторону отклонения ручки управления.
|
|
|
Рис. 14 Схема расположения шарниров втулки несущего винта
Вследствие же самостоятельных маховых движений лопастей вокруг горизонтального шарнира в поступательном полете конус вращения несущего винта и его аэродинамическая сила отклоняются назад и влево. Это усложняет балансировку.
Для ослабления маховых движений лопастей и изменения направления завала конуса винта в поступательном полете автомат перекоса на вертолете Ми-8 выполнен с поводковым регулятором взмаха с характеристикой 0, 5. Поводок подбирают так, чтобы расстояние от оси горизонтального шарнира с было в 2 раза меньше плеча а до оси осевого шарнира. Тогда взмах лопасти сопровождается уменьшением угла установки вследствие ее разворота относительно осевого шарнира, а взмах вниз — увеличением угла установки. Это устройство и называется регулятором взмаха. Его характеристику оценивают отношением плеч: k = tg ε = c /d = 0, 5.
|
|
|
Регулятор взмаха улучшает распределение подъемной силы по ометаемой поверхности, ограничивает маховые движения лопастей, облегчает переход на режим авторотации и, кроме того, изменяет направление самостоятельного завала конуса вращения и его аэродинамической силы. Теперь под действием регулятора взмаха конус заваливается в поступательном полете назад и вправо. Завал его вправо порождает боковую силу, которая уравновешивает тягу хвостового винта. В этом заключается основное назначение регулятора взмаха.
Вследствие разноса ГШ вектор тяги несущего винта при наклоне конуса вращения смещается относительно оси вращения на некоторое расстояние, в результате чего на втулку действует момент. Чем больше разнос горизонтального шарнира, тем больше будет смещение вектора тяги и больше момент от разноса горизонтального шарнира. Этот момент обычно раскладывается на две составляющие: продольный момент МZГШ и поперечный МХГШ.
Момент, возникающий вследствие разноса горизонтального шарнира, появляется при отклонении пилотом конуса вращения ручкой управления, и так как он действует в сторону завала конуса, то способствует повышению эффективности управления. В поступательном полете он порождает правый крен вертолета при полете без скольжения (рис. 15).
|
|
|
