Palele rotorului principal ale elicopterului trebuie să fie construite astfel încât, creând forța de ridicare necesară, să poată rezista tuturor sarcinilor care le sunt puse. Și nu doar ar rezista, ci ar avea și o marjă de siguranță pentru tot felul de cazuri neprevăzute care pot apărea în zbor și în timpul întreținerii elicopterului la sol (de exemplu, o rafală ascuțită de vânt, un flux de aer ascendent, un aer ascuțit manevra, givrarea palelor, rotirea inepta a elicei dupa lansarea motorului etc.).
Unul dintre modurile de proiectare pentru selectarea rotorului principal al elicopterului este modul de urcare verticală la orice înălțime aleasă pentru calcul. În acest mod, din cauza lipsei vitezei de translație în planul de rotație al elicei, puterea necesară este mai mare.
Cunoscând aproximativ greutatea elicopterului proiectat și stabilind dimensiunea sarcinii utile pe care elicopterul va trebui să o ridice, aceștia încep să selecteze elicea. Alegerea unei elice se reduce la alegerea diametrului elicei și a numărului de rotații pe minut la care sarcina de proiectare ar putea fi ridicată vertical de către elice cu cea mai mică cheltuială de putere.
Se știe că tracțiunea rotorului principal este proporțională cu puterea a patra a diametrului său și doar cu puterea a doua a numărului de rotații, adică tracțiunea dezvoltată de rotorul principal este mai dependentă de diametru decât de număr. a revoluţiilor. Prin urmare, este mai ușor să obțineți o anumită tracțiune prin creșterea diametrului decât prin creșterea numărului de rotații. Deci, de exemplu, prin creșterea diametrului de 2 ori, obținem o tracțiune de 24 = 16 ori mai mare, iar prin dublarea numărului de rotații obținem o tracțiune de doar 22 = 4 ori mai mare.
Cunoscând puterea motorului care va fi instalat pe elicopter pentru a conduce rotorul, mai întâi selectați diametrul rotorului. Pentru aceasta, se utilizează următorul raport:
Paleta rotorului funcționează în condiții foarte dificile. Acesta este acționat de forțele aerodinamice care îl îndoaie, îl răsucesc, îl rup și tind să rupă pielea de pe ea. Pentru a „rezista” unor astfel de forțe aerodinamice, lama trebuie să fie suficient de puternică.
Când zbori pe ploaie, zăpadă sau nori cu condiții propice pentru înghețare, funcționarea lamei devine și mai dificilă. Picăturile de ploaie care lovesc lama la viteze enorme distrug vopseaua. Când se formează gheață pe lame, se formează excrescențe de gheață, care îi distorsionează profilul, interferează cu mișcarea de balansare și o fac mai grea. Când depozitați un elicopter la sol, schimbările bruște de temperatură, umiditate și lumina soarelui au un efect distructiv asupra lamei.
Aceasta înseamnă că lama nu trebuie doar să fie puternică, dar trebuie să fie și imună la influența mediului extern. Dar dacă numai asta! Apoi lama ar putea fi realizată integral din metal, acoperind-o cu un strat anticoroziv, iar problema ar fi rezolvată.
Dar mai există o cerință: lama, pe lângă aceasta, trebuie să fie și ușoară. Prin urmare, este făcută goală.Designul lamei se bazează pe un spate metalic, cel mai adesea o țeavă de oțel cu secțiune transversală variabilă, a cărei zonă scade treptat sau treptat de la partea rădăcină până la capătul lamei. .
Spațiul, ca element principal de forță longitudinală al lamei, absoarbe forțele de forfecare și momentul încovoietor. În această privință, funcționarea unui spate de lame este similară cu cea a unei aripi de avion. Cu toate acestea, spatele paletei este, de asemenea, supusă forțelor centrifuge ca urmare a rotației rotorului, ceea ce nu este cazul unui spate de aripă de avion. Sub influența acestor forțe, bara lamei este supusă tensiunii.
Flanșele de oțel sunt sudate sau nituite pe spate pentru a atașa setul de forță transversală - nervurile lamei. Fiecare nervură, care poate fi din metal sau lemn, este formată din pereți și rafturi. Învelișul metalic este lipit sau sudat pe rafturi metalice, învelișul din placaj este lipit sau sudat pe rafturi din lemn sau învelișul din placaj este lipit de vârf și învelișul de pânză este cusut la coadă, așa cum se arată. În partea de prora a profilului, flanșele nervurilor sunt atașate la stringerul din față, iar în partea de coadă - la stringerul din spate. Stringers servesc ca elemente auxiliare de rezistență longitudinală.
Pielea care acoperă flanșele nervurilor formează profilul lamei în orice secțiune. Cea mai ușoară este acoperirea din in. Totuși, pentru a evita deformarea profilului ca urmare a deformarii învelișului textil în zonele dintre nervuri, nervurile lamei trebuie amplasate foarte des, la aproximativ 5-6 cm una de alta, ceea ce face ca lama mai grea. Suprafața unei lame cu acoperire din țesătură slab întinsă arată striată și are calități aerodinamice scăzute, deoarece rezistența sa este mare. În timpul unei revoluții, profilul unei astfel de lame se modifică, ceea ce contribuie la apariția unei vibrații suplimentare a elicopterului. Prin urmare, învelișul din țesătură este impregnat cu droguri, care, pe măsură ce se usucă, întinde puternic materialul.
La realizarea cojilor de placaj, rigiditatea lamei crește, iar distanța dintre nervuri poate fi mărită de 2,5 ori față de lamele acoperite cu material textil. Pentru a reduce rezistența, suprafața placajului este ușor prelucrată și lustruită.
Forme aerodinamice bune și rezistență mare pot fi obținute prin realizarea unei lame goale integral din metal. Dificultatea în producerea sa constă în fabricarea unui spat de secțiune transversală variabilă, care formează arcul profilului. Partea de coadă a profilului lamei este realizată dintr-o carcasă din tablă, ale cărei margini de față sunt sudate la nivel de spate, iar marginile de fugă sunt nituite împreună.
Profilul lamei rotorului elicopterului este selectat în așa fel încât, pe măsură ce unghiul de atac crește, blocarea fluxului are loc la cele mai înalte unghiuri de atac posibile. Acest lucru este necesar pentru a evita blocarea fluxului pe lama care se retrage, unde unghiurile de atac sunt deosebit de mari. În plus, pentru a evita vibrațiile, profilul trebuie selectat în așa fel încât poziția centrului de presiune să nu se modifice la schimbarea unghiului de atac.
Un factor foarte important pentru rezistența și performanța lamei este poziția relativă a centrului de presiune și a centrului de greutate al profilului. Faptul este că sub acțiunea combinată de îndoire și torsiune, lama este supusă unei vibrații autoexcitate, adică vibrații cu o amplitudine din ce în ce mai mare (flutter). Pentru a evita vibrațiile, lama trebuie să fie echilibrată în raport cu coardă, adică poziția centrului de greutate pe coardă trebuie să fie asigurată într-un mod care să prevină vibrațiile auto-creșterii. Sarcina de echilibrare se rezumă la a se asigura că centrul de greutate al profilului lamei construite se află în fața centrului de presiune.
Continuând să luăm în considerare condițiile dure de funcționare ale palei rotorului, trebuie remarcat faptul că deteriorarea pielii de lemn a palei de către picăturile de ploaie poate fi prevenită prin întărirea marginii tablei de-a lungul muchiei sale de atac.
Combaterea givrajului lamei este o sarcină mai dificilă. Dacă astfel de tipuri de gheață în zbor, cum ar fi înghețul și bruma, nu reprezintă un mare pericol pentru elicopter, atunci gheața sticloasă, treptat și imperceptibil, dar care crește foarte ferm pe lamă, duce la ponderarea lamei, la distorsiunea profilului și, în cele din urmă, la o scădere a forței de ridicare, ceea ce duce la o pierdere bruscă a controlabilității și stabilității elicopterului.
Teoria care exista la un moment dat, conform căreia gheața s-ar desprinde în zbor din cauza mișcării de clătire a lamelor s-a dovedit a fi nefondată. Glazura lamei începe mai întâi de la partea rădăcină, unde îndoirea lamei în timpul mișcării sale de clătire este mică. Ulterior, stratul de gheață începe să se întindă din ce în ce mai mult spre capătul lamei, dispărând treptat. Există cazuri cunoscute când grosimea gheții la partea rădăcină a ajuns la 6 mm, iar la capătul lamei - 2 mm.
Există două moduri de a preveni înghețarea.
Prima cale- acesta este un studiu atent al prognozei meteo in zona de zbor, evitand norii intalniti pe parcurs si modificarea altitudinii de zbor pentru a scapa de inghetare, oprirea zborului etc.
A doua cale- dotarea lamelor cu dispozitive antigivrare.
O întreagă gamă a acestor dispozitive este cunoscută pentru palele elicopterelor. Pentru a îndepărta gheața de pe paletele rotorului, puteți
Trebuie folosit un dezghețator cu alcool, care pulverizează alcool pe marginea anterioară a elicei. Acesta din urmă, atunci când este amestecat cu apă, își scade punctul de îngheț și previne formarea gheții.
Gheața poate fi ciobită de pe paletele rotorului prin aer, care este pompată într-o cameră de cauciuc așezată de-a lungul marginii de față a rotorului. Camera de umflare sparge crusta de gheață, dintre care bucăți individuale sunt apoi îndepărtate de lamele elicei de fluxul de aer care se apropie.
Dacă marginea anterioară a palei rotorului este realizată din metal, atunci aceasta poate fi încălzită fie cu energie electrică, fie prin aer cald trecut printr-o conductă așezată de-a lungul muchiei anterioare a rotorului.
Viitorul va arăta care dintre aceste metode va găsi o aplicare mai largă.
Pentru caracteristicile aerodinamice ale rotorului principal, numărul palelor rotorului principal și sarcina specifică pe zona măturată de rotor sunt de mare importanță. Teoretic, numărul palelor rotorului poate fi oricare, de la unul la un număr infinit de mare, atât de mare încât acestea se îmbină în cele din urmă într-o suprafață spirală, așa cum se presupunea în proiectul lui Leonardo da Vinci sau în elicopterul-bicicletă a lui I. Bykov .
Cu toate acestea, există un anumit număr de lame care este cel mai avantajos. Numărul de pale nu trebuie să fie mai mic de trei, deoarece cu două pale apar forțe mari dezechilibrate și fluctuații ale forței elicei. Este prezentată modificarea forței rotorului principal în jurul valorii sale medii în timpul unei rotații a rotorului pentru elicele cu o singură paletă și cu două pale. Elicea cu trei pale menține practic valoarea medie de tracțiune pe toată durata revoluției.
Numărul paletelor rotorului nu ar trebui să fie, de asemenea, foarte mare, deoarece în acest caz fiecare paletă funcționează într-un flux perturbat de paleta anterioară, ceea ce reduce eficiența rotorului principal.
Cu cât sunt mai multe pale de elice, cu atât ocupă o parte mai mare a suprafeței discului măturat. Conceptul de factor de umplere o a fost introdus în teoria rotorului elicopterului, care este calculat ca raport dintre suprafața totală
Pentru modul de funcționare proiectat al unui rotor principal de elicopter (urcare abruptă), cea mai favorabilă valoare a factorului de umplere este 0,05-0,08 (valoare medie 0,065).
Această sarcină este medie. O sarcină mică este o sarcină în intervalul 9-12 kg/m2. Elicopterele care transportă o astfel de încărcătură sunt manevrabile și au viteză mare de croazieră.
Elicopterele de uz general au o sarcină medie cuprinsă între 12 și 20 kg/m2. Și, în sfârșit, o sarcină mare, rar folosită, este o sarcină de la 20 la 30 kg/m2.
Faptul este că, deși sarcina specifică mare pe zona măturată oferă o sarcină utilă mare pentru elicopter, dacă motorul se defectează, un astfel de elicopter va coborî rapid în modul de auto-rotație, ceea ce este inacceptabil, deoarece în acest caz siguranța coborârea este compromisă.
§ 1. Scopul şi tipurile de elice
Scopul unei elice este de a converti cuplul transmis de motor în forță aerodinamică. Formarea forței aerodinamice este explicată prin a treia lege a mecanicii. Pe măsură ce elicea se rotește, captează și aruncă o anumită masă de aer. Această masă, rezistând la ejectare, împinge elicea împreună cu aeronava în direcția opusă direcției de ejectare.
Motivul creării forței aerodinamice a unei elice este reacția masei de aer aruncată de elice.
Elicele avionului sunt folosite pentru a crea forța necesară pentru a propulsa aeronava înainte.
Rotorul principal al unui elicopter servește la crearea suspensiei necesare pentru a menține elicopterul în aer și forța necesară pentru a propulsa elicopterul înainte. După cum am spus, unul dintre avantajele unui elicopter este capacitatea sa de a se deplasa în orice direcție. Direcția de mișcare a elicopterului depinde de locul în care forța de împingere a rotorului principal este înclinată - înainte, înapoi sau lateral (Fig. 1.32).
Rotorul principal asigură controlabilitatea și stabilitatea elicopterului în toate modurile. Astfel, rotorul principal servește simultan ca aripă, rotor de tractor și comenzile principale.
Rotoarele de coadă a elicopterului servesc la echilibrarea cuplului de reacție și controlul direcțional al elicopterului.
§ 2. Parametrii de bază care caracterizează rotorul principal
Principalii parametri care caracterizează rotorul principal al unui elicopter includ:
Numărul de lame. Elicopterele moderne folosesc elice cu trei, patru și cinci pale. Creșterea numărului de pale înrăutăți performanța rotorului din cauza influenței reciproce dăunătoare a palelor. Reducerea numărului de pale (mai puțin de trei) duce la o natură pulsatorie a forței create de rotor și la creșterea vibrațiilor elicopterului în zbor. Diametrul rotorului principal D este diametrul cercului descris de capetele palelor în timpul rotației. Raza acestui cerc este desemnată cu litera R și se numește raza rotorului principal. Distanța de la axa de rotație a rotorului principal la secțiunea luată în considerare este notă cu litera g (Fig. 1.33).
Calculele arată că, cu aceeași putere furnizată elicei, forța acesteia crește odată cu creșterea diametrului. Deci, de exemplu, dublarea diametrului crește tracțiunea de 1,59 ori, creșterea diametrului de cinci ori crește tracțiunea de 2,92 ori.
Cu toate acestea, o creștere a diametrului este asociată cu o creștere a greutății elicei, cu marea dificultate de a asigura rezistența palelor, cu complicarea tehnologiei de fabricație a palelor, cu creșterea lungimii cozii. boom, etc.
Prin urmare, atunci când se dezvoltă un elicopter, este selectat un anumit diametru optim.
Zona măturată de rotorul principal F0M este aria cercului descrisă de capetele palelor rotorului principal în timpul rotației.
Conceptul de zonă măturată este introdus deoarece această zonă poate fi considerată ca o anumită suprafață portantă, asemănătoare unei aripi de avion datorită vâscozității și inerției aerului, care formează un jet comun atunci când curge prin zona măturată de elice. Elicopterele moderne au F0M= 100-:-1000 m2.
Sarcina pe suprafața măturată p este raportul dintre greutatea elicopterului G și suprafața măturată de elice în timpul rotației sale:
FomP=G/Fom(kg/m2).
O creștere a p duce la o scădere a altitudinii maxime de zbor și la o creștere a ratei de coborâre în modul auto-rotativ al rotorului principal.
Pentru elicopterele moderne P=12-:-45kg/m2, sau 118-:-440n/m2
Factorul de umplere Q este o valoare care arată ce parte a zonei măturate este aria tuturor palelor elicei.
Forma lamei în plan(Fig. 1.34). Paleta rotorului principal poate avea o formă plană dreptunghiulară, trapezoidală sau mixtă. Îngustarea lamei trapezoidale nu este mai mare de 2-3.
Conicitatea lamei este raportul dintre coarda de la capăt și coarda vârfului.
Profilul lamei este forma secțiunii sale transversale. Pentru palele rotorului se folosesc profile similare cu cele ale aripilor de avion. De obicei, acestea sunt profile asimetrice cu o grosime relativă c =
7-=-14%’. Forma profilului de-a lungul lungimii sale poate fi variabilă (rasucirea aerodinamică a lamei). Atunci când aleg, formele profilului se străduiesc să se asigure că are cea mai bună calitate aerodinamică
Unghiul de atac al secțiunii lamei a este unghiul dintre coarda profilului și direcția fluxului de aer care se apropie într-o secțiune dată. Mărimea unghiului de atac determină valorile coeficienților de forță aerodinamică.
Unghi de instalare Ф numit unghiul dintre coarda profilului si planul de rotatie al rotorului principal. Unghiul de instalare al elicelor elicopterului se măsoară la o distanță de 0,7 din raza rotorului.Această convenție a fost introdusă datorită prezenței răsucirii geometrice a palelor, datorită căreia toate secțiunile palelor au instalație diferită (descrescătoare spre capăt). unghiuri. Necesitatea răsucirii geometrice este explicată după cum urmează. În primul rând, datorită creșterii vitezei periferice spre capătul lamei, există o distribuție neuniformă a vitezelor induse și, în consecință, forțe aerodinamice de-a lungul lungimii lamei. Pentru a asigura o distribuție mai uniformă a sarcinii, unghiul de instalare spre capătul lamei este redus. În al doilea rând, în zborul înainte, datorită creșterii unghiului de atac la o anumită poziție a palelor, are loc blocarea fluxului la capetele palelor; prezența răsucirii geometrice împinge blocarea terminală către viteze de zbor mai mari. Această problemă va fi discutată mai detaliat mai jos.
Pasul paletei rotorului principal se modifică atunci când aceasta este rotită în balamaua axială, de ex. în jurul axei longitudinale.
Din punct de vedere structural, rotorul principal este proiectat astfel încât toate paletele sale din balamaua axială să se poată roti simultan la același unghi sau la unghiuri diferite.
Unghiul de atac al rotorului. S-a spus mai sus că zona măturată de rotorul principal poate fi considerată ca o suprafață portantă, pe unitatea de suprafață din care cade o anumită sarcină.
Să introducem conceptul - unghi de atac al rotorului principal A, prin care înțelegem unghiul dintre planul de rotație al rotorului principal și direcția fluxului de aer care se apropie (direcția de zbor). Dacă debitul se apropie de planul de rotație al rotorului principal de jos (Fig. 1.36), unghiul de atac este considerat pozitiv, dacă de sus - negativ.
Deoarece elicopterul se mișcă în aer în orice direcție, unghiul de atac al rotorului principal poate varia cu ±180°. Cu coborâre verticală A = +90°, cu urcare verticală A = -90°.
Unghiul de poziție azimutal al lamei. Când un elicopter zboară, mișcarea de rotație a palelor rotorului principal se combină cu mișcarea înainte a întregului elicopter ca întreg. Din acest motiv, condițiile de funcționare ale palelor depind în mare măsură de poziția lor față de direcția de zbor. Pentru a evalua caracteristicile de funcționare a lamelor în funcție de poziția acestora, se introduce conceptul de poziție azimutală a lamei.
Unghiul de poziție azimutală al lamei este unghiul dintre direcția de zbor și axa longitudinală a lamei (Fig. 1.37).
Se acceptă în general că φ = 0 dacă axa longitudinală a lamei coincide cu direcția fluxului de aer care se apropie. Trebuie remarcat (deoarece elicopterul se poate deplasa înainte, înapoi sau lateral) că în toate cazurile unghiul de poziție azimutală trebuie măsurat din direcția palei, care coincide cu direcția fluxului de aer care se apropie. Numărarea se efectuează de obicei în sensul de rotație al rotorului principal. Este evident că unghiul poziției azimutale a lamei se modifică de la 0 la 360° (de la 0 la 2l) pe rotație.
Numărul de rotații ale rotorului principal. Datorită faptului că rotoarele elicopterelor sunt rotoare cu diametru mare, viteza lor este mică - 100-600 rpm.
După cum arată calculele, pentru a avea o elice cu cea mai mare forță posibilă (pentru o putere dată), este necesar să se mărească diametrul acesteia și să se reducă viteza. Deci, de exemplu, pentru a crește tracțiunea de trei ori, viteza trebuie redusă de cincisprezece ori (în acest caz, diametrul elicei va crește de aproximativ cinci ori).
Pentru o anumită elice, tracțiunea crește odată cu creșterea vitezei, dar aceasta necesită o creștere a puterii de intrare.
Numărul de rotații ale rotorului principal este limitat de criza undelor, care are loc în primul rând la capetele palelor care se deplasează spre fluxul care se apropie (lângă azimutul r = 90°).
Pentru a evita pierderi mari datorate depășirii rezistenței la val, numărul de rotații al rotoarelor principale ale elicopterelor moderne este ales astfel încât capetele palelor să aibă viteze de curgere subsonice. În elicopterele moderne, vitezele periferice ale vârfurilor palelor ajung la 200-250 m/sec.
§ 3. Forța de tracțiune a unui rotor ideal în timpul curgerii axiale
Un șurub ideal este un șurub a cărui funcționare nu ține cont de pierderile prin frecare și de răsucirea jetului în spatele șurubului. Modul de curgere axială este un mod în care fluxul de aer este direcționat de-a lungul axei de rotație a elicei. În acest caz, unghiul de atac al rotorului principal este de 90°. În modul flux axial, rotorul principal funcționează în timpul planării, ascensiunii verticale și coborârii verticale a elicopterului.
Rotorul principal aspiră aer cu o viteză de U1 și îl aruncă afară cu o viteză de U2. Vitezele U1 și U2 se numesc viteze inductive (Fig. 1.38).
Dacă viteza fluxului în jurul elicei este egală cu V, atunci în fața elicei devine egală cu V + U1, iar în spatele elicei V+U2.
Masa de aer, depășind zona măturată, primește accelerație j sub acțiunea forței F creată de elice. Pe baza celei de-a treia legi a mecanicii, aerul acționează asupra rotorului cu aceeași mărime, dar cu forța T direcționată opus. Forța T este împingerea elicei. Pe baza celei de-a doua legi a mecanicii, T=mj.Masa aerului care trece prin zona măturată poate fi determinată prin înmulțirea volumului cu densitatea masei. N. E. Jukovski a demonstrat teoretic și a confirmat experimental că viteza inductivă a respingerii este de două ori viteza inductivă a aspirației. Cu alte cuvinte, viteza indusă la discul elicei este egală cu jumătate din creșterea vitezei totale obținute de aerul care trece prin elice.
Viteza de aspirare inductivă se determină experimental și este egală cu 8-15 m/sec.
Din formula de împingere rezultată rezultă că forța de împingere a rotorului principal depinde de densitatea masei aerului, de aria măturată și de viteza de aspirație inductivă.
Odată cu o creștere a altitudinii de zbor sau o creștere a temperaturii ambientale, densitatea de masă P și, prin urmare, forța de împingere, scade. Odată cu creșterea vitezei și a pasului elicei, viteza inductivă U1 (împingerea elicei) crește.
Zona măturată de rotorul principal Fоv este un parametru de proiectare și este constantă pentru un anumit rotor.
Împingerea rotorului poate fi obținută și în alt mod - ca sumă a forțelor aerodinamice create de palele individuale, deoarece fluxul din jurul palelor este similar cu fluxul din jurul aripii. Diferența este însă că lama nu realizează mișcare de translație, ci de rotație și, prin urmare, toate secțiunile (elementele) sale se mișcă cu viteze diferite. Prin urmare, forța aerodinamică creată de lamă trebuie calculată ca suma forțelor aerodinamice care acționează
pe elementul de lamă (Fig. 1.39).
Forța de ridicare a elementului de lamă ΔY și, respectiv, forța de rezistență a elementului ΔX, diferă ca mărime de forța de împingere a elementului ΔT și forța de rezistență la rotație a elementului ΔQ.
Acest lucru se explică prin faptul că forța de ridicare este direcționată perpendicular pe curgerea incidentă pe secțiune, forța de tracțiune este direcționată de-a lungul curgerii, forța de tracțiune este perpendiculară pe planul de rotație al elementului și forța de rezistență la rotația este situată în planul de rotație.
§ 4. Forța de împingere a rotorului în timpul curgerii oblice
Regimul de curgere oblică este înțeles ca un regim în care fluxul de aer este direcționat la un anumit unghi arbitrar de atac față de planul de rotație al rotorului principal (nu este egal cu 90°). Acest mod se efectuează în timpul zborului orizontal al elicopterului, precum și în timpul ascensiunii și coborârii de-a lungul unei traiectorii înclinate.
Pentru a simplifica problema studiată, vom lua în considerare mai întâi cazul curgerii laterale în jurul rotorului principal, adică un caz în care fluxul este direcționat paralel cu planul de rotație al rotorului principal și unghiul de atac al rotorului este zero. În acest caz, viteza de curgere V se adaugă vitezei de aspirație u și dă viteza rezultată V1 (Fig. 1.41). Este evident că V>u1.
Din formulă este clar că la aceeași viteză de ejectare U2, împingerea elicei în timpul curgerii laterale este mai mare decât în timpul curgerii axiale. Din punct de vedere fizic, acest lucru se explică prin creșterea celei de-a doua mase de aer care curge prin zona măturată de elice.
Luând în considerare cazul mai general al curgerii oblice, când aerul se apropie de planul măturat de elice la un unghi arbitrar de atac al rotorului principal A, obținem o imagine similară. Este necesar doar să rețineți că, în fiecare caz specific, viteza rezultată a aerului care curge în planul rotorului trebuie să fie egală cu suma geometrică a vitezei de curgere care se apropie și a vitezei de aspirație.
§ 5. Modificarea forţei de împingere a rotorului principal
cu curgere oblica, in functie de pozitia azimutala a palelor
În cazul curgerii oblice în jurul rotorului, viteza fluxului în jurul palelor este suma vitezei mișcării de rotație și a vitezei de translație a fluxului de aer care se apropie. Pentru simplitatea raționamentului, să luăm în considerare fluxul din jurul secțiunii de capăt a lamei. Rețineți că componenta vitezei curgerii care se apropie direcționată de-a lungul lamei nu participă la crearea ridicării. Viteza periferică a secțiunii de capăt este wR. Fie viteza fluxului care se apropie să fie egală cu V. Să descompunăm această viteză într-o direcție de-a lungul lamei și perpendiculară pe ea (Fig. 1.42).
La azimut 90° devine egal cu + V și la azimut 270° egal cu -V. Astfel, în timpul unei rotații a lamei, viteza curgerii în jurul acesteia atinge un maxim la un azimut de 90° și un minim la un azimut de 270°.
Din formulă vedem că forța de împingere a lamei este o mărime variabilă și depinde de azimut. Isi capata valoarea maxima la un azimut de 90°, cand la viteza de zbor se adauga valoarea vitezei periferice, valoarea minima este la un azimut de 270°, cand se scade viteza de zbor din viteza periferica.
Mărimea forței de împingere a unei elice cu două pale depinde de azimut și este o valoare variabilă. Componenta variabilă a forței de împingere a unui rotor cu două pale provoacă o vibrație crescută a elicopterului și, prin urmare, utilizarea rotoarelor cu două pale este limitată. Pentru a calcula forța de tracțiune a unei elice cu trei pale, este necesar să se însumeze forța a trei pale situate la 120 ° una de cealaltă în azimut. Calculele matematice elementare arată că pentru elicele cu trei sau mai multe pale, componenta variabilă dispare, iar forța totală devine o valoare constantă, independentă de azimut.
Este foarte important de remarcat faptul că forța totală de împingere a unui rotor cu palete fixate rigid de butuc în timpul suflarii oblice nu coincide cu axa de rotație, ci este deplasată către paletele care se deplasează spre fluxul de aer. Acest lucru se explică prin faptul că forța de ridicare a paletelor care se deplasează spre flux este mai mare decât cea a palelor care se deplasează în direcția curgerii și, ca urmare a adunării geometrice, rezultanta forțelor de ridicare este deplasată către lamele care se deplasează spre flux. Forța de împingere deplasată a rotorului principal creează un moment de răsturnare (rulare) în raport cu centrul de greutate al elicopterului (Fig. 1.43). Un rotor principal cu palete fixate rigid ar răsturna inevitabil elicopterul dacă ar încerca să creeze o viteză semnificativă de înainte.
Pe lângă momentul de înclinare, care tinde să răstoarne elicopterul în raport cu axa longitudinală, cu suflarea oblică a rotorului principal, apare și un moment longitudinal, rotind planul de rotație al rotorului principal față de axa transversală pentru a crește Unghiul de atac. Apariția acestui moment se explică prin faptul că condițiile de curgere în jurul palelor în apropierea azimutului de 180° sunt mai bune decât la azimutul de 360°. Ca urmare, punctul de aplicare al forței de împingere a elicei este deplasat înainte de axa de rotație, ceea ce duce la formarea unui moment de cooperare. Mărimea momentului longitudinal al lamei elastice crește suplimentar datorită îndoirii în sus a lamelor sub acțiunea forțelor de ridicare datorită faptului că fluxul care se apropie acționează asupra lamei situate în regiunea azimutală de 180° de jos, în timp ce în fig. 1.43.
Apariția unui moment de răsturnare într-o elice cu palete fixate rigid
lama situată în zona azimutului 0° este deasupra (Fig. 1.44). Eliminarea influenței dăunătoare a momentelor de răsturnare și longitudinale se realizează printr-o suspensie cu balamale
lame.
§ 6. Rezistenţa rotorului în curgere oblică
Planul măturat de rotor este considerat o suprafață portantă. Această suprafață creează portanță și rezistență datorită fluxului de aer care se apropie. Rezistența rotorului principal, prin analogie cu aripa, constă în profil și inductiv.
În curgerea axială, rezistența de profil a palelor în toate azimuturile este aceeași și rezultanta lor este zero.
Semnificația fizică a apariției rezistenței profilului la oblic
fluxul poate fi reprezentat după cum urmează.
În timpul unei revoluții, rezistența lamei se modifică periodic,
atingându-și maximul la azimut 90° și minim la azimut 270°. Diferența de rezistență dintre lamele „înainte” și „retragerea” dă o forță îndreptată în direcția opusă mișcării elicopterului. Această forță este rezistența de profil a rotorului principal X pr (Fig. 1.45). Reactanța inductivă a rotorului principal poate fi explicată prin aceeași
din aceleași motive ca atunci când curge în jurul unei aripi, adică, formarea de vârtejuri, care consumă energia fluxului. Rezistența frontală a rotorului principal constă din profil și inductiv X nv = X pr + X in
Mărimea rezistenței rotorului principal depinde de forma profilului palelor, unghiul de instalare a acestora, numărul de rotații, viteza de zbor și unghiul de atac al rotorului principal.
Dragul rotorului principal trebuie luat în considerare atunci când zboară în modul de rotație.
§ 7. Zona de curgere inversă
Când lama se mișcă în azimuți Ф = 180-:-360°, secțiunile lamei situate în apropierea fundului curg în jur nu de la marginea de atac, ci de la marginea de curgere. Într-adevăr, în azimut
270° un astfel de flux va fi în jurul tuturor secțiunilor palei situate de la axa de rotație până la punctul de pe paletă în care v = wr, adică până la punctul în care viteza periferică este egală cu viteza de zbor (Fig. 1.46) . Datorită sensului opus acestor viteze, viteza totală
debitul în jurul acestui punct este zero (Wr = 0).
Având în vedere diferite valori ale lui φ, este ușor de obținut din acesta din urmă
expresii pentru zona de curgere inversă. Este ușor de verificat că această zonă reprezintă un cerc cu diametrul d = V/w, situat pe un disc măturat de rotorul principal (Fig. 1.46).
Prezența unei zone de curgere inversă este un fenomen negativ. Partea lamei care trece prin această zonă creează o forță descendentă, care reduce forța rotorului și duce la o creștere a
vibraţiile palelor şi ale întregului elicopter. Pe măsură ce viteza de zbor crește, zona de curgere inversă crește.
Mărimea zonei de curgere inversă poate fi estimată prin coeficientul de caracteristici ale modului de funcționare a rotorului principal m. Sub
Coeficientul caracteristicilor modului de funcționare a rotorului principal este înțeles ca raportul dintre viteza de translație și viteza circumferențială
viteza secțiunii de capăt a lamei.
Coeficientul arată în ce parte a lamei se află
azimut 270°, situat în zona de curgere inversă. De exemplu,
dacă m = 0,25, atunci d = 0,25 R. Aceasta înseamnă că a patra parte a lamei funcționează în condiții inverse
curge în jur, iar diametrul zonei de curgere inversă este de 25% din raza rotorului.
§ 8 Pierderi de energie de la rotorul principal. Eficiența relativă a elicei
La derivarea formulei pentru tracțiunea unei elice ideale (§ 3 din acest capitol), am neglijat toate tipurile de pierderi. Atunci când o elice reală funcționează în condiții de funcționare, aproximativ 30% din puterea necesară pentru rotire este cheltuită pentru depășirea rezistenței de profil a palelor. Mărimea pierderilor de profil depinde de forma profilului și de starea suprafeței.
Analizând funcționarea unui șurub ideal, am presupus că viteza inductivă în toate punctele zonei măturate este aceeași. Dar asta nu este adevărat. În apropierea lamei, viteza indusă este mai mare decât în spațiile dintre lame. În plus, viteza indusă se modifică de-a lungul lamei, crescând odată cu creșterea razei secțiunii, datorită creșterii vitezei circumferențiale a secțiunii (Fig. 1.47). Astfel, câmpul de viteze induse creat de rotor este neuniform.
Fluxurile de aer adiacente se deplasează cu viteze diferite, din cauza cărora, datorită influenței vâscozității aerului, apar pierderi datorate denivelărilor de curgere sau pierderi inductive, în valoare de aproximativ 6% din puterea necesară. O modalitate de a reduce aceste pierderi este răsucirea geometrică a lamelor.
Rotorul principal nu numai că aruncă o masă de aer, creând astfel tracțiune, ci și rotește jetul. Pierderile pentru turbionarea jetului sunt de aproximativ 0,2% din puterea furnizată elicei.
Datorită diferenței de presiune sub și deasupra planului de rotație al rotorului, aerul curge de jos în sus de-a lungul circumferinței discului rotorului. Din acest motiv, un anumit inel îngust situat în jurul circumferinței planului măturat de rotorul principal nu participă la crearea forței (Fig. 1.48). De asemenea, părțile cap la cap ale lamelor, unde sunt situate punctele de atașare, nu participă la crearea forței de tracțiune. În total, pierderile la capăt și cap la cap reprezintă aproximativ 3% din puterea necesară.
Datorită prezenței pierderilor enumerate, puterea necesară pentru a roti o elice reală, creând o tracțiune egală cu cea a unei elice ideale, este mai mare.
Cât de reușită are cutare sau cutare elice adevărată din punctul de vedere al asigurării unui minim de pierderi poate fi judecat
după randamentul relativ al rotorului principal g| 0, care este raportul dintre puterea necesară pentru a respinge aer și a produce o anumită forță și puterea efectiv consumată pentru rotirea unei elice reale creând aceeași forță.
§ 9. Suspensie articulată a palelor rotorului
În § 2 al acestui capitol, s-a subliniat că rotoarele au balamale axiale, care servesc la modificarea pasului elicei în zbor. Modificarea pasului se realizează prin rotirea lamelor în jurul balamalelor axiale din interiorul? = 0-15°.Pe lângă balamalele axiale, șuruburile au balamale orizontale și verticale.
Balamaua orizontală (HS) permite lamei să se devieze în plan vertical. Mulțumită
Această balama permite lamei să se miște în sus când se mișcă împotriva curgerii și în jos când se mișcă în direcția fluxului. Astfel, balamaua orizontală permite lamelor să facă mișcări de clapăt.
Unghiul dintre axa paletei și planul butucului elicei se numește unghi de clapetă?. Con-
structural, deformarea lamei în raport cu balamaua orizontală este limitată de opritoare (până la
25-30°, în jos 4-8°). În ciuda prezenței mișcărilor de batere în zbor, lama nu atinge opritoarele, deoarece gama de unghiuri de batere este mai mică decât unghiul dintre opriri. Lama atinge opritoarele numai atunci când există o scădere puternică a vitezei și, în consecință, atunci când există o scădere inacceptabilă a forței centrifuge a lamei.
Când elicopterul este parcat, când rotorul principal nu se rotește sau se rotește la viteze mici, capetele palelor se îndoaie din cauza greutății lor, iar dacă lama se sprijină pe opritorul inferior, se produce o lovitură la brațul de coadă sau la fuzelaj. posibil. Așadar, pe lângă opritorul inferior, există și un limitator special de surplomă, care la viteze mici împiedică lama să coboare excesiv și să lovească elicopterul.
Pe măsură ce viteza crește, atunci când forțele aerodinamice îndoaie capetele lamelor în sus, limitatorul de consolă este oprit, după care lama poate face mișcări de clapă până la oprirea inferioară.
Balamaua verticală (VH) asigură deviația lamei față de bucșă în plan
rotația șurubului. Se va arăta mai jos că atunci când rotorul principal se rotește, lama se poate deplasa din poziția neutră (radială) înapoi sau înainte la un anumit unghi. Acest unghi se numește unghi de întârziere (înaintare) și este notat cu litera ?. Mărimea acestui unghi este limitată de opriri. Lama se poate roti înapoi? = 10-:-18° și înainte cu? = 6-:-8°*.
Prezența balamalelor orizontale și verticale aduce o schimbare semnificativă în funcționarea suportului de sarcină
şurub
* În descrierile tehnice, valoarea unghiului de întârziere (avans) este dată nu în raport cu poziția radială a lamei, ci în raport cu perpendiculara pe balamaua orizontală.
25
În primul rând, este necesar să se remarce formarea așa-numitului con (lalele) datorită faptului că sub acțiunea forțelor de ridicare lamele deviază față de balamalele orizontale și se ridică deasupra planului de rotație al butucului. În al doilea rând, datorită mișcărilor de flapping, forțele de ridicare ale palelor în diferite azimuturi sunt egalizate, ceea ce face posibilă eliminarea răsturnării și inclinarea elicopterului în timpul zborului înainte. În cele din urmă, secțiunile cap la cap ale lamelor sunt descărcate din momentele de încovoiere mari care apar atunci când lamele sunt încorporate rigid.
§ 10. Balama orizontală (HS)
Să luăm în considerare echilibrul lamei în raport cu balamaua orizontală, adică forțele care acționează asupra lamei
gura într-un plan perpendicular pe planul de rotaţie (fig. 1.49).
În acest plan, asupra lamei acționează următoarele forțe: (Gl - greutate; Yl - forță de ridicare; Fc. b -
forța centrifugă.
Forța de ridicare este de 10-15 ori greutatea lamei. Cea mai mare este forța centrifugă, care depășește greutatea lamei de 100-150 de ori. Într-o poziție de echilibru, suma momentelor tuturor forțelor care acționează asupra lamei în raport cu arborele principal ar trebui să fie egală cu zero. Cu alte cuvinte, rezultanta acestor forțe trebuie să treacă prin axa arborelui principal.
Când se rotește, lama descrie o suprafață apropiată de un con și, prin urmare, unghiul de clapă se numește unghi de conicitate.
Cu flux axial, pas constant și rotații, valoarea unghiului
Conicitatea este destul de clară. Dacă, de exemplu, creșteți
pasul lamei, apoi sub influența momentului crescut de la forța de ridicare, lama va începe să devieze în direcția de creștere a unghiului de batere.
Pe măsură ce unghiul de balansare crește, momentul crește simultan
forță centrifugă care împiedică lama să se deformeze, iar când echilibrul este restabilit, lama se va roti cu un unghi mare de batere.
În curgere oblică în azimuturi de 0-180°, lama se deplasează spre curgere, iar în azimuturi de 180-360° - în direcția curgerii. Lama care se deplasează spre flux primește o creștere a forței de ridicare și clapete în sus, deoarece momentul forței de ridicare se dovedește a fi mai mare decât momentul forței centrifuge (momentul forței de greutate este neglijat datorită valorilor sale mici).
La o lamă care se mișcă în direcția curgerii, forța de ridicare scade și sub influența momentului
forță centrifugă se clapă în jos. Astfel, într-o singură revoluție, lama se balansează în sus și
balansează în jos.
Viteza curgerii este cea mai mare la azimutul de 90° și, prin urmare, creșterea portanței este cea mai mare aici.
Cea mai mică forță de ridicare va fi la azimutul 270°, unde viteza curgerii este minimă și influența zonei de curgere inversă este cea mai pronunțată. Cu toate acestea, din cauza prezenței arborelui principal și a mișcărilor de batere ale lamelor, creșterea și scăderea forțelor de ridicare în azimuturile indicate sunt relativ mici. Acest lucru se explică prin modificări ale unghiurilor de atac ale lamelor care clapă. Într-adevăr, când lama clapă în sus, unghiul de atac scade, iar când lama clapă în jos, acesta crește (Fig. 1.50). Din acest motiv, se egalizează mărimea forțelor de ridicare în azimuturi, ceea ce elimină practic momentele de înclinare și longitudinale care acționează asupra elicopterului.
Ca urmare, trebuie spus că scopul balamalelor orizontale este de a egaliza forțele de ridicare ale lamelor în toate azimuturile și de a descărca secțiunile cap la cap din momentele de încovoiere. Balamalele orizontale sunt distanțate structural de axa de rotație a elicei cu o anumită distanță Lgsh (Fig. 1.51). În flux axial, axa conului de rotație și axa manșonului coincid. Prin urmare, forțele centrifuge ale paletelor Fcb, aplicate condiționat arborelui principal, sunt echilibrate reciproc. În curgere oblică, axa conului și axa manșonului nu coincid și forțele centrifuge se află în planuri diferite (paralele). Aceste forțe la un anumit braț c creează un moment M g. w = FcbS, care îmbunătățește controlabilitatea elicopterului. În plus, atunci când elicopterul este deviat accidental în raport cu axa longitudinală sau transversală, acest moment are un efect de amortizare, adică este direcționat în direcția opusă devierii, ceea ce îmbunătățește stabilitatea elicopterului.
§ 11. Colapsul conului de rotatie in timpul suflarii oblice
În paragraful anterior s-a indicat că, datorită prezenței balamalelor orizontale, lamele se balansează în sus în azimuturi 0-180°, iar în jos în azimuturi 180-360°. În realitate, imaginea mișcărilor de clapăt ale lamelor pare ceva mai complicată. Datorită faptului că lamele au masă, o creștere a unghiului
fluturarea prin inerție continuă nu până la azimut 180 °, dar oarecum mai departe, scădea - nu la 360 ° și, de asemenea, ceva mai departe. În plus, în apropierea azimutului 180 ° aer, fluxul curge către lamă de dedesubt și aproape de azimutul de 360 ° de sus, ceea ce contribuie, de asemenea, la o creștere continuă a unghiului de clătire în apropierea azimutului de 180° și la o scădere a unghiului de clătire lângă azimutul de 360°.
În figura 1.52a este prezentată curba experimentală a dependenței unghiului de batere de azimut, obținută pe instalația B-1. Pentru modelul testat al unui rotor principal cu palete rigide la o viteză de suflare oblică de 20 m/sec, unghiul maxim de batere a fost în azimut de 196°, iar cel minim a fost în azimut de 22°. Aceasta înseamnă că axa conului de rotație este înclinată înapoi și spre stânga. Fenomenul de abatere a axei conului de rotație al rotorului în timpul curgerii oblice se numește obstrucție a conului de rotație (Fig. 1.53).
Teoretic, conul rotorului principal se înclină înapoi și spre stânga în timpul suflarii oblice. Acest blocaj este confirmat de experimentul de mai sus. Totuși, direcția colapsului lateral este influențată semnificativ de deformarea lamelor și de separarea balamalelor orizontale. Paleta actuală a rotorului principal nu are suficientă rigiditate și este influențată de forțele care acționează asupra acesteia.
27
grav deformat - îndoituri și răsuciri. Răsucirea are loc în direcția unghiurilor de atac descrescătoare și, prin urmare, balansarea în sus se oprește mai devreme (Ф = 160°). În consecință, balansarea în jos se oprește și mai devreme (φ = 340°).
În figura 1.52, b este prezentată curba experimentală a dependenței unghiului de balansare a de azimut, obținută pe instalația V-2. La testarea unui model de elice cu pale flexibile, unghiul maxim de batere a fost obținut la azimut φ = 170°, iar cel minim la azimut φ = 334°. Astfel, în elicopterele reale, conul de rotație se înclină înapoi și spre dreapta. Valoarea unghiului de blocare depinde de viteza de zbor, pasul elicei și rpm. Cu o creștere a pasului și vitezei elicei și cu o scădere a vitezei, arborele conului de rotație crește.
Elicopterele moderne sunt controlate prin înclinarea conului de rotație în direcția de mișcare a elicopterului. De exemplu, pentru a merge înainte, pilotul deviază axa conului rotorului înainte (folosind platoul oscilant). Înclinarea conului este însoțită de o înclinare a împingerii rotorului principal în direcția corespunzătoare, ceea ce asigură componenta necesară pentru deplasarea elicopterului (Fig. 1.32). Cu toate acestea, de îndată ce viteza de zbor începe să crească, din cauza curgerii oblice, conul cade înapoi și în lateral. Efectul prăbușirii conului este contracarat de mișcarea suplimentară a controlului elicopterului.
§ 12. Balama verticală (VH)
Pentru a vă asigura că este necesară instalarea, pe lângă orizontală, și a unei bile verticale.
nir, luați în considerare forțele care acționează asupra lamei în planul de rotație.
Când elicea se rotește, forțele de rezistență la rotație Q l acționează asupra palelor sale în planul de rotație. În modul hovering, aceste forțe vor fi aceleași în toate azimuturile. Când există un flux oblic în jurul elicei, rezistența lamei care se deplasează spre curgere este mai mare decât cea a palei care se deplasează în direcția curgerii. Prezența balamalelor orizontale și mișcările de clapăt ale lamelor ajută la reducerea acestei diferențe (datorită egalizării unghiurilor de atac), dar nu o elimină complet. Prin urmare, forța de rezistență la rotație este o forță variabilă care încarcă părțile rădăcinilor lamelor.
Când turația se modifică, asupra palelor rotorului principal acționează forțe inerțiale; când viteza crește, acestea sunt îndreptate împotriva rotației, iar când viteza scade, sunt îndreptate spre rotația rotorului. Forțele inerțiale pot apărea și la rotațiile constante ale butucului rotorului din cauza fluxului neuniform de aer care curge către discul rotorului, ceea ce duce la o modificare a forțelor aerodinamice și la o tendință suplimentară a palelor de a se deplasa față de butuc. În zbor, forțele de inerție sunt relativ mici. Cu toate acestea, la sol, în momentul în care transportatorul începe să se rotească
Forțele de inerție ale elicei ating o valoare mare și, dacă transmisia este pornită brusc, poate duce chiar la ruperea palelor.
În plus, prezența balamalelor orizontale care asigură mișcări de clapăt ale palelor duce la faptul că centrul de greutate al lamei se apropie periodic și se îndepărtează de axa de rotație a elicei (Fig. 1.54).
Pe baza legii conservării energiei, energia cinetică a unui purtător rotativ
elicea trebuie să rămână constantă indiferent de mișcarea de batere a palei (se neglijează modificările altor tipuri de energie). Energia cinetică a unei elice rotative este determinată de formula:
unde m este masa paletelor rotative;
w-
viteza unghiulară de rotație a lamei,
g-distanța de la axa de rotație la centrul de greutate al lamei;
Formula arată că, la energie cinetică constantă, apropierea centrului de greutate al lamei de axa de rotație (în sus) ar trebui să fie însoțită de o creștere a vitezei unghiulare de rotație și de îndepărtarea centrului de greutate al lama de pe axa de rotație (swing down) ar trebui să fie însoțită de o scădere a vitezei unghiulare de rotație. Acest fenomen este bine cunoscut dansatorilor care își măresc viteza de rotație a corpului prin apropierea bruscă a brațelor de corp (Fig. 1.55). Forțele sub influența cărora viteza unghiulară de rotație crește sau scade atunci când se modifică momentul de inerție al sistemului rotativ se numesc Coriolis.
Când paletele bat în sus, forțele Coriolis sunt direcționate în direcția de rotație a rotorului principal, iar când paletele bat în jos, sunt îndreptate împotriva acestuia.
Forțele Coriolis care apar în timpul mișcărilor de batere ating valori semnificative și încarcă părțile rădăcinilor lamelor cu variabile
momentele încovoietoare care acționează în planul de rotație al rotorului principal.
Astfel, instalarea de balamale orizontale, care a permis
eliminați transferul momentelor de încovoiere către butucul elicei și descărcați părțile cap la cap ale palelor în planul de batere, provocând în același timp fenomene nedorite asociate cu apariția forțelor Coriolis care încarcă părțile radiculare ale palelor cu un moment variabil în planul de rotatie. Momentul alternativ de la forțele Coriolis este transmis la rulmenții arborelui principal, butucul rotorului principal și arborele motor, provocând sarcini alternative, ceea ce duce la uzura accelerată a rulmenților principali și la vibrații.
elicopter.
Pentru a descărca părțile de rădăcină ale palelor din momentele de încovoiere alternante care acționează în planul de rotație, iar bucșele de la sarcini alternative care provoacă vibrații ale elicopterului, sunt instalate balamale verticale, care în planul de rotație al rotorului asigură mișcări oscilatorii ale lame.
Pe lângă forțele luate în considerare, forța centrifugă acționează și asupra lamei în planul de rotație.
În prezența unei balamale verticale și a unui câmp uniform de viteză a fluxului de aer de intrare în modul
lama plutitoare rămâne în spatele poziției radiale cu un anumit unghi?. Figura 1.56 arată mărimea unghiului de întârziere?, determinată de egalitatea momentelor:
Fts.bLts.b =Ql LQ.
Când treceți la zbor cu viteză de translație, forțelor aerodinamice se adaugă forțe inerțiale și Coriolis variabile, iar forțele aerodinamice în sine devin variabile. Sub influența acestor forțe, lama realizează o mișcare complexă, constând dintr-o mișcare de rotație, de translație (împreună cu elicopterul), un volant față de arborele principal și o mișcare oscilativă față de arborele principal.
Dacă există un VSC, lama se rotește la
Un unghi de întârziere? (Fig. 1.57, a). În acest caz, lama este poziționată astfel încât rezultanta forțelor aerodinamice și centrifuge N să fie direcționată de-a lungul axei sale. Transferând rezultanta pe axa arborelui principal și împărțind-o în forțele A și B, ne asigurăm că lagărele arborelui principal nu sunt încărcați în mod egal. Într-adevăr, în prezența unei forțe A, cum
rulmenții GSH față și spate ar fi încărcați cu aceleași sarcini radiale. Cu toate acestea, puterea
B, descărcarea rulmentului din spate, îl încarcă suplimentar pe cel din față, provocând uzura neuniformă a rulmenților. În plus, forța B, care este axială pentru GS, necesită instalarea rulmenților axiali.
Pentru a apropia condițiile de funcționare ale rulmenților principali de condițiile de sarcină simetrică, se aplică o deplasare
Arborele principal în raport cu bucșa este înainte în rotație (Fig. 1.57, b). În acest caz, există un unghi de întârziere?
conduce la faptul că axa lamei este situată aproximativ perpendicular pe axa arborelui principal.
Deoarece balamalele verticale permit palelor să efectueze mișcări oscilatorii în planul de rotație al rotorului principal, pentru a preveni posibilitatea creșterii amplitudinii acestor vibrații pe rotor
Rotoarele elicopterelor moderne sunt echipate cu amortizoare speciale - amortizoare de vibrații. Amortizoarele sunt fie de frecare, fie hidraulice. Principiul de funcționare al ambelor este acela de a converti energia de vibrație în energie termică, care este apoi disipată în spațiul înconjurător.
Pe sol, înainte de a porni motorul și de a învârti rotorul principal, palele acestuia trebuie așezate pe suporturile frontale ale elicei. Acest lucru se face pentru a reduce accelerația unghiulară (forța de inerție) a lamelor în momentul inițial de rotație.
Rotirea neuniformă a palelor față de elice determină o deplasare a centrului de greutate al rotorului principal față de axa de rotație. Ca urmare, atunci când elicea se rotește, apare o forță de inerție, care provoacă vibrații (balanceare) elicopterului.
Acest fenomen prezintă un pericol deosebit atunci când rotorul principal funcționează la sol, deoarece frecvența naturală a unui elicopter pe un șasiu elastic poate fi egală cu sau un multiplu al frecvenței forței motrice, ceea ce duce la vibrații care se numesc în mod obișnuit sol. rezonanţă.
§ 13. Compensarea balansului
După cum se știe, principalul motiv pentru prăbușirea conului rotorului este mișcările de clapă a palelor în timpul curgerii oblice. Cu cât unghiul maxim de balansare în sus este mai mare, cu atât colapsul conului de rotație este mai mare. Prezența unei obstacole mari a conului este nedorită, deoarece necesită o deviere suplimentară a pârghiilor de comandă pentru a compensa obstrucția la controlul elicopterului în zborul înainte. Prin urmare, este necesar ca echilibrul momentelor relativ la arborele principal să fie stabilit la o amplitudine mai mică a mișcărilor de balansare.
Pentru a se asigura că amplitudinea mișcărilor de balansare este în limitele toleranței, este utilizată compensarea balansării. Principiul compensării clapetei este că punctul de atașare a brațului de control (A) nu este instalat pe axa balamalei orizontale, ci este deplasat spre lamă (Fig. 1.58).
Dacă punctul A nu se află pe axa balamalei orizontale și este nemișcat, atunci când se balansează în sus, unghiul de instalare și, prin urmare, unghiul de atac al lamei, scade, iar când se balansează în jos, crește. Datorită modificărilor unghiurilor de atac atunci când lama bate, apar forțe aerodinamice care împiedică creșterea amplitudinii mișcărilor de batere.
Eficacitatea compensării depinde în mare măsură de tan ?1 (Fig. 1.58), numită caracteristică de compensare a clapetei. Cu cât este mai mare p1, cu atât unghiul de instalare a lamei se modifică în timpul clapei. În consecinţă, pe măsură ce tan ?1 creşte, eficienţa compensării clapetei creşte.
Există un unghi de întârziere? la instalarea unei balamale verticale, poate crește amplitudinea volantelor
mișcări (Fig. 1.59). Când lama este deviată în jurul elicei printr-un unghi? muchia de atac (punctul A) va fi mai departe de pistolul principal decât muchia de fugă (punctul B). Prin urmare, atunci când bate, traiectoria punctului A este mai mare decât calea parcursă de punctul B, drept urmare, când bate în sus, unghiul de atac al lamei crește, iar când bate în jos, unghiul de atac al lamei. lama scade.
Astfel, unghiul de întârziere va contribui la apariția unor forțe aerodinamice suplimentare asupra lamei, având tendința de a crește amplitudinea mișcărilor de batere. Prin urmare, este recomandabil în special să utilizați compensarea pentru claperea lamelor cu o balama verticală.
§ 14. Cuplul rotorului
Când rotorul principal se rotește, forțele de rezistență ale aerului acționează asupra palelor sale, care creează un moment de rezistență la rotație față de axa rotorului. Pentru a depăși acest moment, cuplul este furnizat arborelui principal al rotorului pe elicopterele cu acționare mecanică de la un motor instalat în fuzelaj. Cuplul este transmis prin cutia de viteze principală la arborele rotorului principal. În conformitate cu cea de-a treia lege a mecanicii (legea egalității de acțiune și reacție), apare un cuplu reactiv, care este transmis prin punctele principale de atașare a cutiei de viteze la fuzelajul elicopterului și tinde să îl rotească în direcția opusă cuplului. Cuplul și cuplul reactiv, indiferent de modul de funcționare al elicei, sunt întotdeauna egale ca mărime și opuse în direcția Mkr = Mr.
Dacă motoarele sunt montate pe palete în sine, este evident că nu există un cuplu de reacție. Reactiv
nu există nici un cuplu în modul de rotație automată al rotorului principal, adică în toate cazurile când cuplul
cuplul nu este transmis arborelui principal al rotorului de la motorul instalat în fuzelaj.
S-a spus mai devreme că echilibrarea cuplului de reacție la elicopterele cu un singur rotor cu acționare mecanică se realizează în momentul creat de forța rotorului de coadă în raport cu centrul de greutate al elicopterului.
La elicopterele cu două rotoare, compensarea momentelor de reacție a ambelor rotoare principale se realizează prin rotirea rotoarelor în direcții diferite. Mai mult, pentru a menține egalitatea momentelor reactive direcționate opus ale ambelor șuruburi, șuruburile sunt realizate exact la fel, cu sincronizarea precisă a rotațiilor lor.
Puterea transmisă rotorului principal este egală cu
Din formulă este clar că cu cât viteza rotorului este mai mică, cu atât cuplul este mai mare și, în consecință
validă și reactivă.
Numărul de rotații ale rotorului principal al unui elicopter este semnificativ mai mic decât numărul de rotații ale elicei unei aeronave. Prin urmare, cu aceeași putere a motorului, cuplul reactiv al rotorului unui elicopter este semnificativ mai mare decât cel al rotorului unui avion.
Cuplul și momentele reactive variază, de asemenea, în funcție de mărimea forței rotorului principal. De exemplu, pentru a crește forța de împingere a unei elice, este necesar să creșteți pasul total. O creștere a pasului elicei este însoțită de o creștere a momentului de rezistență la rotația acesteia. Prin urmare, pe măsură ce pasul elicei crește, este necesar să creșteți cuplul furnizat elicei. Dacă acest lucru nu se face, atunci numărul de rotații ale rotorului principal va scădea, ceea ce va duce la o scădere a forței rotorului principal.
Prin urmare, pentru a crește tracțiunea rotorului, este necesar să creșteți nu numai pasul elicei, ci și cuplul. În acest scop, în cabina pilotului este instalată o pârghie „step-throttle”, conectată cinematic la motor și un mecanism care schimbă pasul elicei. Când pârghia se mișcă, are loc o modificare proporțională a cuplului și pasului șurubului și, în același timp, o modificare a cuplului reactiv. Pe un elicopter cu un singur rotor, o modificare a cuplului de reacție necesită o modificare corespunzătoare a forței rotorului de coadă pentru a elimina virajul.
§ 15. Forța de împingere a rotorului de coadă
Mărimea forței rotorului de coadă (Fig. 1.60) poate fi determinată din egalitate
puterea consumată de elice va scădea și, în consecință, va crește forța necesară creată de rotorul de coadă.
Rotorul de coadă funcționează în condiții de suflare oblică, deoarece în zbor planul de rotație a acestuia nu este perpendicular pe direcția fluxului care se apropie.
Când suflați oblic o elice rigidă, viteza de schimbare a fluxului afectează ea
lamele vor provoca periodice
o modificare a forței de împingere a fiecărei lame va duce la vibrații.
Pentru a egaliza forța de împingere a palelor în toate azimuturile și
descarcarea lamelor din actiune
momentele de încovoiere, palele unui rotor de coadă real sunt atașate de butuc folosind balamale orizontale, care permit palelor să facă mișcări de batere.
Prezența balamalelor axiale în designul butucului elicei asigură rotirea palelor în raport cu
axa longitudinală, care este necesară pentru a schimba pasul.
La elicopterele grele, balamalele verticale pot fi instalate și pe rotoarele de coadă.
§ 16. Puterea disponibilă a rotorului
Centralele elicopterelor moderne folosesc motoare de avioane cu piston sau turbopropulsor.
O caracteristică specială a funcționării motoarelor de aeronave cu piston răcite cu aer în elicoptere este
nevoia de suflare forțată a suprafețelor răcite ale motorului folosind ventilatoare speciale. Răcirea forțată a motoarelor de pe elicoptere este asociată cu posibilități insuficiente de utilizare a presiunii de mare viteză pentru răcire în zborul înainte și cu lipsa presiunii în modul flotant. Elicopterele cu motoare turbopropulsoare au de obicei ventilatoare instalate pentru a răci cutia de viteze principală, răcitoarele de ulei, generatoarele și alte unități. Pentru a acţiona ventilatoarele, o parte din puterea motorului Noxl este consumată.
O parte din puterea motorului este cheltuită pentru depășirea frecării în transmisia la care se conectează motorul
șuruburi Ntr, pentru rotirea rotorului de coadă Npв și pentru antrenarea pompelor sistemului hidraulic și a altor unități
N / A.
Astfel, puterea transmisă rotorului principal este mai mică decât puterea efectivă
Ne dezvoltat pe arborele motorului.
Dacă scădem costurile din puterea efectivă, obținem puterea disponibilă a rotorului Np
Np= Ne.- Noxl.- Nтp – Npв – Na
Pentru diverse elicoptere Np este 75-85% Ne.
Cu alte cuvinte, pierderile de putere pentru unitățile de răcire, transmisie, direcție și antrenare se ridică la
15-25% din puterea efectivă a motorului.
Puterea eficientă a motorului și puterea rotorului disponibilă depind de viteză și altitudine
zborul însă, din cauza vitezei reduse de zbor ale elicopterului, influența vitezei asupra Ne și Np poate fi neglijată.
Natura modificării puterii disponibile de la altitudinea de zbor depinde de tipul de motor și este determinată
caracteristicile sale de altitudine (Fig. 1.61).
Se știe că puterea unui motor cu piston fără supraalimentare, la viteze constante cu o creștere în
înălțimea scade din cauza scăderii sarcinii de greutate a amestecului aer-combustibil care intră în cilindri. Puterea transmisă rotorului principal se modifică în mod similar (Fig. 1.61/a).
Puterea unui motor cu piston echipat cu un compresor cu o singură viteză crește odată cu altitudinea până la altitudinea de proiectare datorită creșterii sarcinii de greutate a amestecului aer-combustibil datorită scăderii temperaturii ambientale și purjării îmbunătățite a cilindrilor. Prin deschiderea treptată a clapetei de aer a supraalimentatorului, presiunea de supraalimentare este menținută constantă până la înălțimea de proiectare. La altitudinea de proiectare, clapeta de aer se deschide complet și puterea motorului ajunge la maxim. Peste înălțimea de proiectare, puterea efectivă și, prin urmare, puterea disponibilă a rotorului principal, scade în același mod ca și pentru un motor fără compresor (Fig. 1.61, b).
Pentru un motor cu un compresor cu două viteze, natura modificării puterii efective și disponibile în funcție de altitudinea de zbor este prezentată în Fig. 1,61, c.
Pentru un motor turbopropulsor, natura dependenței puterii disponibile a rotorului de altitudinea de zbor este prezentată în Fig. 1.61, g. Cresterea puterii unui motor turbopropulsor la o anumita altitudine se explica prin sistemul de control adoptat, care asigura cresterea temperaturii gazelor din fata turbinei la o anumita altitudine.
Și pe platforme zburătoare.
Descriere
Principala diferență dintre rotoarele principale și elicele principale este capacitatea de a schimba rapid pasul total și/sau ciclic. Rotorul principal al unui elicopter este, în general, compus din pale, un butuc și balamale.
Sistemul de control al rotorului principal constă dintr-o placă oscilătoare conectată la balamalele axiale ale palelor rotorului principal cu ajutorul tijelor (elemente care transmit mișcarea de translație). Rotirea lamei în balamaua axială determină o modificare a unghiului de instalare a lamei.
Unghiul de instalare a lamei numit unghiul dintre coarda lamei și planul de rotație de proiectare. Cu cât acest unghi este mai mare, cu atât este mai mare forța de ridicare furnizată de paleta rotorului.
Deplasarea plăcii oscilante în sus/în jos de-a lungul arborelui rotorului principal duce la o modificare simultană a unghiurilor de instalare a tuturor palelor, reglând astfel puterea elicei și, în consecință, altitudinea de plutire (de zbor) a aeronavei. Această modificare se numește pas total al elicei.
Înclinarea plăcii oscilante în raport cu corpul aeronavei se numește pas ciclic și vă permite să controlați aeronava în plan longitudinal-transvers (pitch-roll).
Viteza rotorului este de obicei constantă, iar modificările sarcinii pe rotor sunt compensate automat printr-o modificare corespunzătoare a puterii motorului.
Există sisteme de control care nu au balamale axiale ale lamelor. De exemplu, la modelele de elicoptere controlate radio, înclinația de rotație a întregii elice se modifică, și nu palele individuale. În versiunile de rotoare cu clapete servo (sincrone de la Kaman Aircraft), unghiul de instalare al clapetelor situate pe marginea de fugă a palelor se modifică.
Secțiunile lamei situate mai aproape de axa de rotație și, în consecință, care descriu cercuri cu rază mai mică, au o viteză liniară mai mică în raport cu aerul și creează proporțional mai puțină portanță. Pentru a reduce acest efect, lama este răsucită în așa fel încât unghiul său de instalare să crească treptat pe măsură ce se apropie de axa de rotație, ceea ce permite zonelor cu o rază de rotație mai mică să ofere o ridicare mai mare. Răsucirea lamei(diferența dintre unghiul de instalare a secțiunilor la rădăcină și la capătul lamei) poate fi de 6-12°.
Legătura paletelor la arbore poate fi articulată, rigidă, semirigidă și elastică. Cu o conexiune elastică, planul de rotație al rotorului principal nu poate fi deviat față de fuzelajul elicopterului, spre deosebire de acesta.
Rotorul principal poate avea de la două până la opt pale. Lamele pot fi din lemn, integral metalice sau compozite (fibră de sticlă). În comparație cu lamele din metal, lamele compozite necesită mai puțină muncă pentru fabricare și au o durată de viață, fiabilitate și rezistență la coroziune semnificativ mai lungă.
Adesea, lamele sunt goale și gazul sau aerul sub presiune sunt pompați în lamă. Căderea de presiune din interiorul lamei, măsurată de un senzor special, semnalează deteriorarea acesteia.
Pentru a reduce dimensiunea unui elicopter atunci când este parcat sau când staționat în hangare, pe nave care transportă avioane și port elicoptere, se folosesc rotoare pliabile. Plierea se poate face manual sau automat.
Pentru a reduce nivelul de vibrații transmis de la rotorul principal la fuzelaj, pe butucul sau paletele acestuia sunt instalate amortizoare de vibrații cu pendul. Pentru a proteja împotriva înghețului, palele elicei sunt echipate cu sisteme antigivrare.
În funcție de poziția rotorului principal în fluxul de aer, se disting două moduri principale de funcționare: modul de curgere axială, când axa butucului rotorului este situată paralel cu fluxul neperturbat care se apropie (planare) și modul de curgere oblic, în care fluxul de aer se apropie de rotorul principal în unghi faţă de axa butucului .
Există un proiect pentru un rotor fixat în zbor, așa-numitul X-Wing, instalat pe elicopterul Sikorsky S-72.
Un rotor închis într-un canal inelar se numește rotor; acest design crește puterea elicei și reduce zgomotul, dar în același timp crește greutatea structurii de susținere.
Există, de asemenea, modele de rotoare cu aripi de disc, cum ar fi Discrotor de la Boeing sau elicopterul Ellehammer. (Engleză). În proiectul Discrotor, palele rotorului principal sunt telescopice; în timpul zborului, palele pot fi retrase în interiorul aripii discului.
Vibrații
Când rotorul principal se rotește, apar vibrații, care pot cauza defecțiuni premature a instrumentelor și echipamentelor și chiar pot duce la distrugerea aeronavei. Apariția vibrațiilor include fenomene precum rezonanța solului, flutterul și inelul vortex.
Rezonanța pământului
Acest fenomen afectează aeronavele în care palele rotorului sunt atașate la butuc printr-o conexiune articulată. Centrul de masă al palelor unei elice neînvârtite este situat pe axa sa de rotație. Când elicea se rotește, palele se pot roti în balamalele lor verticale, iar centrul lor comun de masă este deplasat departe de axa de rotație, ceea ce duce la oscilații ale butucului elicei în plan orizontal. Când armonicile acestor vibrații coincid cu vibrațiile naturale ale unui elicopter care stă la sol pe un șasiu elastic, apar vibrații necontrolate ale elicopterului - rezonanța pământului.
Rezonanța la sol poate fi suprimată prin introducerea de amortizare atât în balamaua verticală, cât și în lonjeaua de absorbție a șocurilor a trenului de aterizare a elicopterului. Condiții mai favorabile pentru crearea rezonanței pământești sunt create atunci când elicopterul rulează peste sol.
Flutter
Flutter este numele dat oscilațiilor autoexcitate ale palelor rotorului principal, care apar datorită energiei fluxului de aer și conduc la o creștere rapidă a amplitudinii mișcării de batere. Flutterul este deosebit de periculos pentru un design coaxial, deoarece acest efect face ca lamele să se suprapună. Pentru a evita fluturarea, în palele rotorului principal este instalată o greutate anti-flutter, iar pe butuc sunt instalate amortizoare de vibrații cu pendul. La elicopterele cu tipuri de conexiuni ale lamelor articulate și elastice, un semn al apariției flutterului în timpul zborului este „neclaritatea” conului rotorului principal.
Inelul vortex
Scheme de montare a lamei
Palele rotorului principal sunt atașate la un butuc care se rotește liber în jurul arborelui elicopterului. Există următoarele tipuri principale de astfel de conexiuni.
Articulatie pivotanta
Cu o articulație cu balamale, inventată de Juan de La Cierva, lamele sunt atașate secvenţial de corpul butucului prin balamale axiale, verticale și orizontale. Datorită articulației paletelor cu corpul butucului, tensiunile alternante din elementele rotorului principal sunt reduse semnificativ și momentele de forțe aerodinamice transmise de la rotor la fuselajul elicopterului.
Balamalele orizontale permit lamelor să se balanseze în sus și în jos; verticală permite palelor să oscileze în planul de rotație, apărute sub influența forțelor de tracțiune variabile și a forțelor Coriolis, care apar atunci când lama oscilează în raport cu balamaua orizontală; Balamalele axiale sunt concepute pentru a modifica unghiurile de instalare ale lamelor.
Când zburați pe elicoptere articulate, puteți vedea că palele în aer nu descriu un cerc, ci o pâlnie sau o figură în formă de con.
Conexiune elastică (balamale).
Rolul balamalei verticale și orizontale într-o astfel de conexiune îl joacă un element elastic din materiale compozite, sau o bară de torsiune. Acest lucru permite, în comparație cu o articulație articulată, să se reducă numărul de piese, să se reducă intensitatea muncii de întreținere, să se elimine necesitatea de lubrifiere și să se mărească durata de viață a rotorului principal de 3-10 ori. Pe un rotor principal cu o astfel de conexiune, eficiența controlului poate fi crescută semnificativ în comparație cu unul cu balamale, ceea ce ajută la creșterea manevrabilității elicopterului, iar fenomenul de „rezonanță a solului” este, de asemenea, redus.
Conexiune semi-rigidă
Cu această schemă, două pale de elice sunt atașate rigid de butucul central ca un balansoar (balancier): atunci când o paletă face o mișcare de clapetă în sus, cealaltă face o mișcare simetrică în jos. Pilotul, schimbând poziția stick-ului de comandă elicopter, schimbă astfel poziția întregului plan de rotație al rotorului principal. Un elicopter cu un butuc semirigid al rotorului principal are caracteristici bune de control. Un avantaj important al acestei scheme este simplitatea ei (absența lagărelor foarte încărcate în balamale, amortizoare și limitatoare centrifuge de suspensie a lamei), ceea ce face mai ușoară și mai ieftină fabricarea elicei și menținerea acesteia în funcțiune. Elicopterele cu un design semirigid sunt produse în serie de Bell și Robinson.
Conexiune rigidă
Paletele elicei sunt atașate rigid de o bucșă montată pe arborele de antrenare folosind numai balamaua axială. Această schemă este cea mai simplă, dar în același timp cea mai susceptibilă la vibrații distructive. În plus, o astfel de schemă a crescut masa în comparație cu o articulație cu balamale. Este de remarcat faptul că sarcinile variabile pe paletele rotorului în acest caz pot fi reduse datorită flexibilității palelor în sine.
Articulația rigidă este folosită la elicele aeronavelor și a fost folosită pe toate elicopterele experimentale de la începutul secolului al XX-lea înainte ca Juan de La Cierva să inventeze articulația articulată. În prezent, o astfel de conexiune poate fi găsită în rotoarele elicopterului Sikorsky X2.
Dinamica rotorului principal în zbor
Când elicopterul se deplasează înainte într-un plan orizontal, rotorul principal este zburat de un contra-flux de aer. Daca se roteste in sensul acelor de ceasornic, lama situata in stanga in directia zborului se deplaseaza catre fluxul de aer (lama in avans), iar cea situata in dreapta se deplaseaza de-a lungul acesteia (lama in retragere). în consecinţă, viteza lamei care avansează în raport cu aerul care intră este mai mare decât viteza lamei care se retrage şi este maximă la un azimut de 90°. Deoarece rezistența aerului și portanța sunt proporționale cu viteza, lama care avansează generează mai multă portanță și experimentează mai multă rezistență.
Viteza liniară este proporțională cu distanța de la axa de rotație și, în consecință, este maximă la capetele palelor. La anumite valori ale vitezei unghiulare de rotație a elicei, viteza liniară a secțiunilor de capăt ale lamei care avansează se apropie de viteza sunetului, în urma căreia se dezvoltă o criză a valurilor în aceste secțiuni. Dimpotrivă, viteza unui număr de secțiuni ale lamei care se retrage în raport cu aerul este atât de mică încât fluxul se blochează pe ele, iar secțiunile situate și mai aproape de butuc cad în zona de curgere inversă (aerul curge în jurul profilului lamei). din partea ascuțită, care creează o forță de ridicare inversă).
Palele rotorului principal care se încadrează în zonele de blocare a fluxului și criză a valurilor se caracterizează printr-o creștere a vibrațiilor și o scădere bruscă a portanței. Blocarea fluxului poate fi contracarată prin creșterea vitezei unghiulare de rotație a rotorului principal, dar aceasta va crește zona de criză a valurilor. Impactul negativ al zonei de criză a valurilor poate fi redus prin utilizarea vârfurilor speciale ale palelor elicei - de exemplu, vârfuri măturate.
Deoarece lamele care avansează creează mai multă portanță decât lamele care se retrag, există un mecanism de compensare pentru a menține un echilibru între forțele de ridicare ale diferitelor secțiuni ale rotorului. Mecanismul se bazează pe utilizarea unei balamale orizontale și a unei balamale axiale, conectate rigid la platoul oscilant. În timpul zborului, lama se află într-un unghi față de fluxul de aer raționalizat, rezistența rezultată a aerului duce la clatinarea în sus. Deoarece balamaua axială este conectată la placa oscilantă, atunci când lama se rotește în sus, lama se rotește în direcția scăderii unghiului dintre lamă și fluxul de aer. Reducerea acestui unghi duce la o scădere a forței de ridicare a lamei.
Dimensiune: px
Începeți să afișați de pe pagină:
Transcriere
1 UDC: V.A. Grayvoronsky, A.G. Grebenikov I.N. Shepel, T.A. Gamanukha Metodă aproximativă pentru calcularea forțelor aerodinamice normale distribuite de-a lungul palei rotorului unui elicopter Universitatea Națională Aerospațială. NU. Jukovski "KhAI" Pe baza ipotezei secțiunilor oblice, sunt luate în considerare problemele de determinare a forțelor distribuite de-a lungul palei rotorului principal, ținând cont de compresibilitatea și non-staționaritatea. Cuvinte cheie: lamă, rotor principal, elicopter. O caracteristică a fluxului în jurul rotoarelor principale în zbor orizontal este prezența vitezelor variabile, unghiurilor de alunecare și unghiurilor de atac ale elementelor palelor rotorului principal (ROB). Utilizarea diagramei liniilor purtătoare, precum și descompunerea fluxului în transversal și longitudinal pentru a utiliza ipoteza secțiunilor plane, este posibilă pentru o viteză de zbor orizontală care nu depășește 8 m/s. În fig. prezintă spectrul fluxului în jurul unei lame situate în partea posterioară a discului la µ =.46, din care rezultă că unghiurile de alunecare de-a lungul lamei se modifică semnificativ. Fig. Spectrul de curgere în jurul unei pale de rotor Natura curgerii în jurul unei pale de rotor de-a lungul razei și azimutului la viteză mică de zbor este prezentată în Fig., a, la viteză mare în Fig., b. Unghiurile de alunecare ale secțiunilor lamei diferă de mai mult de.5 ori. a Fig.. Câmpurile de viteză ale curgerii în jurul unei pale de rotor b 78
2 În tabel. valorile unghiurilor de alunecare a curgerii la paletă la razele relative 5 și 9 sunt prezentate pentru diferite viteze de zbor la azimuturi și 8. Masa. Unghiurile de alunecare ale curgerii la raze relative V, km/h r =,5 r =, Odată cu creșterea vitezei de zbor orizontale, crește și influența zonei de curgere inversă, unde alunecarea este de asemenea semnificativă. Dacă până la viteze µ =, 4 zona de curgere inversă nu introduce o modificare semnificativă a mărimii forțelor și momentelor, atunci la viteze mari trebuie să se ia în considerare influența acesteia. Cea mai mare rază a zonei de curgere inversă fără a ține cont de controlul lamei corespunde azimutului ψ = 7 și este egală cu r µ. Astfel, secțiunile lamei sunt zburate în jur de un flux care se schimbă constant în direcție și mărime. Această împrejurare duce la necesitatea calculării caracteristicilor secțiunilor lamei pe baza vitezei totale la raza corespunzătoare, ținând cont de compresibilitatea și non-staționaritatea. Viteza totală în secțiune este determinată de rotația palei, de mișcarea elicopterului, de mișcarea de batere a palei, de fluxul indus pe elice și de mișcarea centrifugă longitudinală de-a lungul palei. Curgerea centrifugă are loc datorită stratului limită. După cum au arătat calculele numerice, acest flux nu are un efect semnificativ asupra fluxului din jurul lamei. În fig. Figura 3 prezintă diagrame ale straturilor limită laminare și turbulente. Cu un strat limită turbulent, practic nu există curgere radială din cauza forțelor tangențiale semnificative. Coordonata x definește un punct de-a lungul unei coarde în sistemul de coordonate asociat. De exemplu, cu o valoare de x =.5 m și ω in = 5 rad/s, cea mai mare viteză a forței centrifuge în modul laminar este Vr =.4 m/s, iar în modul turbulent, ceea ce este mai probabil, este de zece ori mai puțin, adică acest curent poate fi ignorat. Orez. 3. Distribuția vitezelor radiale în stratul limită: BL turbulent, BL laminar 79
3 Cauza curgerii radiale în stratul limită poate fi și distribuția presiunii de-a lungul lamei. Acest lucru poate duce la o redistribuire a sarcinii aerodinamice pentru elicele cu încărcare puternică. Planul de referință pentru determinarea parametrilor cinematici este planul de proiectare de rotație al elicei (Fig. 4). Orez. 4. Cinematica curgerii în jurul unei pale în planul de proiectare de rotație al elicei Diagrama cinematică a vitezelor în secțiunea transversală a palei este prezentată în Fig. 5. Fig. 5. Triunghiul vitezelor de secțiune a palelor Viteza relativă în planul de proiectare de rotație pe raza r este determinată de expresia W W (µ + υ) + r + (µ + υ) r sin(ψ) =. () Componenta verticală a vitezei relative V y = λ r β. () Atunci viteza relativă totală în secțiunea (µ + υ) + r + (µ + υ) r sin(ψ) + λ + r β λ β = r În aceste expresii sunt acceptați parametrii relativi cunoscuți: µ = V cos(α); λ = V sin(α) + υ ; β = a sin(ψ) b cos(ψ). în în y. (3) În zbor orizontal, viteze relative induse (4) 8
4 υ > ; υ<. Определение этих скоростей может проводиться численными y методами, например методом дискретных вихрей, либо на основании дисковых теорий. Индуктивные скорости изменяются по диску НВ. Наиболее простой закономерностью является II гипотеза Глауэрта, согласно которой υ y = υ i ср (+ k cos ψ); где k коэффициент, учитывающий влияние относительного радиуса; 4 µ r k = 3 ; (5) µ, + λ υ i ср средняя по диску индуктивная скорость. Значения υ i ср и υ можно определить по дисковой теории В.И. Шайдакова . Для больших скоростей полета среднюю по диску индуктивную скорость можно определить по формуле CТ υi =, (6) ср 4 ξ µ где ξ коэффициент, учитывающий перетекание: ξ =,9,94. Параметры a,b,α в определяют в процессе аэродинамического расчета . Угол отклонения от оси х набегающего на сечение потока можно определить в зависимости от ψ согласно табл.. Угол атаки в текущем сечении это угол между хордой сечения лопасти и вектором скорости на бесконечности: () λ r β α e = ϕe cos δ + arctg (µ + υ) + r + (µ + υ) r sin(ψ). (7) Угол установки сечения ϕ e зависит в общем случае от крутки лопасти и управления АП и РВ. Его можно определить по конструктивным и балансировочным параметрам: где ϕσ ϕe = ϕ,7 + B sin r k, D коэффициенты РВ и АП; (7, r) k a + k a cos(ψ) D δ (ψ) δ балансировочный угол отклонения АП в горизонтальном полете. B, (8) Расчет усилий на лопасти с учетом пространственного характера обтекания будем проводить по гипотезе "косых" сечений, т.е. несущим профилем лопасти считается сечение по местной скорости подходящего к лопасти потока. Определение геометрии таких сечений весьма затруднительно из-за крутки, 8
5 deformarea lamei și mai ales în zonele de modificare a profilului și în zona de curgere inversă. Secțiunile transversale ale lamei sunt determinate de liniile de curgere locale, care sunt considerate a fi rectilinie în secțiunea lamei și deviate de la secțiunea transversală normală într-o direcție sau alta printr-un unghi δ (tabel). Modificarea χ și δ în funcție de azimut ψ, rad Expresia pentru χ, rad δ, rad r cos(ψ) arctg µ + υ + r sin(ψ), χ< Направление потока на лопасти К концу ψ χ лопасти Таблица r cos(ψ) arctg + + µ υ r sin(ψ), χ < ψ + χ К комлю лопасти 3 r cos(ψ) arctg + + µ υ r sin(ψ), ψ + χ К комлю лопасти <χ< r cos(ψ) 3 arctg + + µ υ r sin(ψ), 5 К концу ψ χ лопасти <χ< При значении δ < профиль в косом сечении обтекается с носка, а при δ >din coadă. Pentru elicopterele moderne, modificările vitezei și unghiului de atac în secțiuni în timp ating valori mari: V & ma > ± m/s, & α ma > ± o/s. Acest lucru duce la o modificare non-staționară a tuturor parametrilor aerodinamici; are loc o prelungire a defectării. Mișcarea elicopterului diferă semnificativ de cea prezisă de caracteristicile staționare. Coeficienții aerodinamici la un moment fix în timp vor fi determinați nu numai de valorile vitezei și unghiului de atac la un moment dat în timp, ci și de procesul de modificare a acestora în timpul anterior. Desigur, momente mai îndepărtate în timp vor avea un efect mai slab asupra acestui proces. O influență semnificativă are și natura dependențelor α& = f (t) și V & = f (t). Suficient de fiabil 8
Nu există dependențe de această problemă, dar există unele dependențe experimentale care ne permit să luăm în considerare acest fenomen. În special, lucrarea conturează o metodă de aproximare a datelor experimentale folosind trei parametri care determină natura modificării unghiului de atac, ceea ce face posibilă transferarea rezultatelor obținute în alte condiții. Datele din această lucrare au fost utilizate pentru a determina coeficientul de forță a profilului normal în secțiunile normale și raționalizate. În plus, coeficientul de forță normală a fost corectat în funcție de grosimea relativă a secțiunii și de compresibilitate. În timpul calculului preliminar, parametrii cinematici în secțiunile palelor au fost determinați în funcție de dependențele de mai sus. Parametrii Mi- elicopter au fost luați ca parametri inițiali geometrici, cinematici și de echilibrare: C =,; ω =5,8 /s; a =4,7; a = 5,7; în =, ; T V =.35; D =.7; k =,4; ϕ 7 =4. În fig. Figura 6 prezintă parametrii cinematici în azimutul W și W П în secțiunea a șaptea, precum și unghiurile de atac α și α și unghiurile fluxului neperturbat condiționat δ și χ. w w P α ep.5 α e 6 e HB ep 3 8 w α e 8 w P α ep Ψ Fig. 6. Parametri cinematici ai secțiunii lamei în secțiunea „7” conform ipotezei secțiunilor oblice; Indicele „n” marchează parametrii conform ipotezei secțiunilor normale.Vitezele totale în secțiunea W și W P se modifică practic în funcție de prima armonică. Desigur, la toate azimuturile, viteza totală W este mai mare decât viteza W P, iar unghiul de atac de-a lungul liniei de curgere este mai mic decât unghiul de atac în secțiunea normală. Unghiurile totale de orientare a fluxului δ și χ, care sunt mai sensibile la mișcarea de clapă a palelor, diferă semnificativ de schimbarea armonică simplă. În fig. Figura 7 arată modificarea accelerațiilor unghiulare și liniare în secțiunea „7”. Pentru un caz specific de calcul, α& se modifică practic în intervalul 83
7 + - /s. Această modificare este aproape de prima armonică. Accelerația liniară W & în intervalul + - m/s. Circumstanțele indicate de modificare semnificativă atât a unghiului de atac, cât și a vitezei totale sunt motivul nestaționarității caracteristicilor aerodinamice. Din păcate, influența separată a acestor doi factori asupra caracteristicilor aerodinamice nu a fost studiată. În fig. Figura 7 prezintă modificarea sarcinii normale de curgere conform ipotezei secțiunilor oblice și a normalului 5 ẇp α. P. ẇ α p Fig. 7. Modificarea forței normale în azimut în secțiunea „7”; indicele „n” marchează parametrii conform ipotezei W & și α& accelerații unghiulare și liniare Ψ Aceste date au fost obținute ținând cont de non-staționaritatea în unghiul de atac. Sarcina conform ipotezei secțiunilor oblice este puțin mai mare decât conform ipotezei secțiunilor normale, în special în zona lamei în retragere p ψ= ψ=3 ψ= p ψ= Fig. 8. Modificarea sarcinii liniare de-a lungul razei pentru azimutul ψ = 3 și 84
8 Modificarea sarcinii liniare de-a lungul razei pentru azimutul ψ =3 și este prezentată în Fig. 8. Pentru azimut ψ =3, sarcina normală pentru ambele opțiuni de calcul este practic aceeași. La azimut ψ = sarcina normală conform ipotezei secțiunilor „oblice” este mai mare decât conform ipotezei secțiunilor normale. Acest lucru se datorează influenței simultane a modificărilor vitezei și unghiului de atac asupra sarcinii liniare. Bibliografie. Teoria rotorului principal. [Text] Ed. A.K. Martynova, M.: Inginerie mecanică, 973. pp. Mikheev S.V., Anikin V.Kh., Sviridenko Yu.N., Kolomensky D.S. Direcția de dezvoltare a metodelor de modelare a caracteristicilor aerodinamice ale rotoarelor. [Text] // Lucrările Forumului VI din Ros VO. M., 4. 5 p. 3. Shaidakov, V.I. Teoria vortexului de disc a unui rotor cu o sarcină constantă pe disc. [Text] / V.I. Shaidakov //Proiectarea elicopterelor: tehnic. sat. științific tr. // MAI, Vol. 38, M., p. 4. TsAGI principalele etape ale activității științifice, / M., Fizmatlit, p. 5. Baskin, V.E. Forța transversală normală a unei pale de rotor în timpul blocării dinamice. [Text] / V.E. Baskin, V.R. Lipatov // Proceedings of TsAGI, vol. 865, p. 6. Grayvoronsky, V.A. Dinamica zborului elicopterului. [Text]: manual. Beneficiu / V.A. Grayvoronsky, V.A. Zakharenko, V.V. Chmovzh. Kh.: Național aerospațială Universitatea poartă numele NU. Jukovski KhAI, 4. 8 din 7. Fogarty, L.E. Stratul limită laminar pe o lamă rotativă. / J. aeronaut Sei., vol. 8, nr. 3, 95. Primit de editor Aproximarea metodei de spargere a forțelor aerodinamice normale de distribuție de-a lungul palei unei elice nepropulsate a unui elicopter Pe baza ipotezei recuzitelor oblice, valoarea nutritivă a forțelor de distribuție de-a lungul lama unei elice purtătoare cu compresie și compresie este considerată nestaționară Cuvinte cheie: lopată, șurub purtător, elicopter. O metodă adecvată de calcul a efortului aerodinamic normal distribuit pe palele rotorului elicopterului Pe baza ipotezei secțiunilor transversale oblice sunt luate în considerare chestiuni de definire a efortului distribuit peste palele rotorului cu compresibilitatea și instabilitatea. Cuvinte cheie: lamă, rotor, elicopter. 85
Procesele MAI. Numărul 92 UDC 629.735.45 www.mai.ru/science/trud/ Studii computaționale ale caracteristicilor rotoarelor de coadă cu diferite valori de umplere în modul hovering la rotirea unui elicopter Animitsa V.A.,
UDC 69.7.07 V.P. Zinchenko Influența vârfului măturat al lamei asupra caracteristicilor aerodinamice ale rotorului principal la viteze mari de zbor a elicopterului Asociația de cercetare și producție „AVIA” Pe
UDC 568 VV Tyurev, VA Taranenko Studiul caracteristicilor fluxului în jurul unui profil în timpul mișcării instabile Universitatea Națională Aerospațială numită după NE Jukovski „KhAI” Odată cu dezvoltarea modernă a transportului aerian
UDC 69.735.45.015.3 (075.8) V.P. Zinchenko Calculul pierderilor de tracțiune de la suflarea unei celule de elicopter cu un rotor principal în modul flotant Asociația de cercetare și producție „Avia” Moduri de flotare și ridicare verticală
Jurnalul electronic „Proceedings of MAI”. Ediția 45 www.mai.ru/science/trudy/ UDC 629.735.33 Modelarea numerică a modurilor „inelului vortex” ale rotorului principal al unui elicopter. Makeev P.V., Shomov A.I. Adnotare. Cu ajutor
Procesele MAI. Ediția 87 UDC 629.735.33 www.mai.ru/science/trudy/ Studii computaționale ale supraîncărcărilor de vibrații ale rotorului cauzate de pulsația forței de împingere, bazate pe teoria vortexului Animitsa V.A.*, Borisov E.A.*,
NOTE ŞTIINŢIFICE TsAGI Volumul XXXX 2009 1 UDC 629.735.015.3.035.62 UDC INFLUENŢA UNUI VORTEX DEPĂRAT DE LA UN ROTOR PRINCIPAL ASUPRA CARACTERISTICILOR CÂMPULUI DE VELOCITATE APROAPE R. M. MIRGAZOV, V.GLO.
UDC 69.735.0168.519.673 (045) A.I. Jdanov, E.P. Udartsev, A.I. Shvets, A.G. Shcherbonos Modelarea dinamicii zborului aeronavei în mișcare instabilă Universitatea Națională de Aviație Introducere Definiție
Institutul Central Aerohidrodinamic numit după prof. NU. Jukovski ASUPRA INFLUENȚEI ECHILIBRĂRII ASUPRA CARACTERISTICILOR ACUSTICE ALE ROTORULUI B.S. Kritsky, R.M. Mirgazov a șasea conferință panrusă
Tema 3. Caracteristicile aerodinamicii elicelor O elice este o elice cu pale condusă de un motor și este concepută pentru a produce tracțiune. Este folosit pe avioane
Jurnalul electronic „Proceedings of MAI”. Ediția 38 www.mai.ru/science/trudy/ UDC 629.735.33 Pachet software pentru calcularea caracteristicilor aerodinamice ale rotoarelor principale și de coadă a elicopterului pe baza neliniară
Jurnalul electronic „Proceedings of MAI”. Ediția 69 www.mai.ru/science/trudy/ UDC 629.735.33 Modelarea numerică a interferenței dintre rotoarele principal și de coadă ale unui elicopter în modul de zbor orizontal cu planare
Evidențe științifice GIT TOM X L I I UDC 53,56. DEBIT ÎN LÂNGĂ PUNCTUL DE RUPE AL MARCHII FRONTALE A unei aripi subțiri ÎN MODUL DE INTERACȚIUNE PUTERNICĂ G. N. DUDIN A. V. LEDOVSKY Debitul a fost studiat
Procesele MAI. Numărul 95 http://trudymai.ru/ UDC 629.735.45.015 Analiza caracteristicilor de funcționare ale unui rotor cu decalaj negativ al balamalelor orizontale Borisov E.A.*, Leontyev V.A.**, Novak V.N.*** Central
UDC 629.7.016.7 P.I. Motsar, V.A. Udovenko Calculul unghiurilor de atac ale secțiunilor palelor și al caracteristicilor aerodinamice ale elicei, cunoscând distribuția intensității stratului de vortex, în cadrul metodei vortexului discret
15.1.2. TRANSFERUL CONVECTIV DE CĂLDURĂ ÎN TIMPUL MIȘCĂRII FORȚATE A LIQUIDULUI ÎN ȚEVI ȘI CANALE În acest caz, criteriul (numărul) Nusselt al coeficientului de transfer de căldură adimensional depinde de criteriul Grashof (la
BULETIN ŞTIINŢIFIC 2014 MSTU GA 200 UDC 534.83:629.735.45 CERCETAREA ZGOMOTULUI DE DEPLACERE DIN ROTOR PRINCIPAL DE ELICOPTER ÎN CÂMPUL DEPĂRÂT V.A. GOLOVKIN, B.S. KRITSKY, R.M. MIRGAZOV Sunt prezentate rezultatele studiului
8 UDC 69.7.06: 69.7.018 E.D. Kovalev, Ph.D. tehnologie. Științe, P.I. Motsar, V.A. Udovenko, Ph.D. tehnologie. Științe MODELE MATEMATICE PENTRU SIMULAREA DINAMICEI ZBORULUI ELICOPTERULUI PE UN SIMULATOR CUPRINS LA CARE SPECIALE ȘI CRITICE
Jurnalul electronic „Proceedings of the MAI” Numărul 55 wwwrusenetrud UDC 69735335 Relații pentru derivatele de rotație ale coeficienților momentelor de rulare și de rotire ale aripii MA Golovkin Rezumat Utilizarea vectorului
Informații deschise și tehnologii integrate computerizate 66, 4 UDC 69.75.45, 5.5(75.8) A. G. Dibir, A. A. Kirpikin, N. I. Pekelny Influența elasticității fixării barei de torsiune asupra diferenţialului
EVIDENȚE ȘTIINȚIFICE GIT TOM X L I V 2 0 1 3 5 UDC 629.735.45.015.4 CERCETAREA CARACTERISTICILOR DE ATERIZARE ALE UNUI ELICOPTER PE ȘASIU DERINAT PE REZULTATELE UNUI EXPERIMENT DE ZBOR S. A. ALIMOV., S. A. ALIMOV.
Mecanica fluidelor Modulul 1 1. Proprietăţile fluidului. 2. Probleme externe și interne ale hidromecanicii. 3. Masa si fortele de suprafata. 4. Potenţialul forţelor de masă. 5. Vectorul principal și momentul principal de hidrodinamică
PROCEDURA MIPT. 2014. Volumul 6, 1 A. M. Gaifullin et al. 101 UDC 532.527 A. M. Gaifullin 1,2, G. G. Sudakov 1, A. V. Voevodin 1, V. G. Sudakov 1,2, Yu N. Sviridenko 1,2, A. S. Central Petrov aerodinamic 1,2, A. S.
74 MECANICA APLICATĂ ȘI FIZICĂ TEHNICĂ 11 T 5, N- 3 UDC 6973533153 DESCRIEREA MATEMATICĂ A CARACTERISTICILOR AERODINAMICE NESTAȚIONARE ALE UNUI MODEL DE AEROVON DE PASAGERI ÎN TIMPUL MIȘCĂRII LONGITUDINALE LA MARE
Ministerul Educației din Regiunea Irkutsk Instituție de învățământ profesional bugetar de stat din regiunea Irkutsk „Colegiul de Aviație Irkutsk” „APROBAT” Deputat. Director pentru SD GBPOUIO
UD 5394: 62972 Despre rezistența la oboseală a palelor unui rotor de elicopter sub acțiunea sarcinilor vântului AI Bratukhin Articolul este dedicat examinării problemei tensiunilor într-o paletă și butuc nerotative.
CUPRINS 3 Prefață... 11 CAPITOLUL I INTRODUCERE 1. Tema aerodinamică. O scurtă prezentare a istoriei dezvoltării aerodinamicii... 13 2. Aplicarea aerodinamicii în domeniul aviației și al tehnologiei rachetelor... 21 3. De bază
148 PROCEDURA MIPT. 2012. Volumul 4, 2 UDC 533.6.011.35 T. Ch. Wu 1, V. V. Vyshinsky 1,2, N. T. Dang 3 1 Institutul de Fizică și Tehnologie din Moscova (Universitatea de Stat) 2 Aerohidrodinamică centrală
UDC 533.6.011 Modelarea matematică a proceselor de flux separat și continuu în jurul aeronavelor rotative # 05, mai 2012 Tikhonova Yu.V. Student, Departamentul de Dinamica și Controlul Zborului Rachetelor
MECANICA APLICATA SI FIZICA TEHNICA. 28. T. 49, N- 6 99 UDC 533.692 CONSTRUCȚIA PROFILURILOR DE ARIPI CURSE CONTINU CU DEBUT COMPRESAT ÎN O GAMĂ SPECIFICATĂ DE ANGURI DE ATAC O. S. Dunaeva, N. B. Ilyinsky
Informații deschise și tehnologii integrate informatice 62, 203 UDC 532.582.2 V.A. Zakharenko Flux în jurul unei game de profiluri la unghiuri înalte și joase de atac Universitatea Națională Aerospațială
Informatii deschise si tehnologii informatice integrate 44, 009 UDC 533,68 T.A. Gamanukha, A.G. Grebenikov, V.V. Tyurev Metoda de determinare a momentelor aerodinamice care actioneaza asupra unei aeronave de transport
Ministerul Educației și Științei din Federația Rusă Instituție de învățământ autonomă de stat federal de învățământ profesional superior „Universitatea Federală Kazan (regiunea Volga)” INSTITUTUL DE MATEMATICĂ
Știrile Centrului Științific din Chelyabinsk, vol. 3 (33), 26 PROBLEME DE INGINERIE MECANICA UDC 621.9 CALCULUL GROSIMII STRATULUI TĂIET LA FRAZAREA SUPRAFEȚELOR SPAȚIAL COMPLEXE CU PERMITE DE PAS
CERCETĂRI HELIOGEOFIZICE 2015 REZULTATE ALE CERCETĂRII RISCURILOR GEOFIZICE UDC 551.508.8 MODEL DE PREVIZARE MODIFICĂRI ÎN INTENSITATEA GHIĂRII A ROTORILOR ELICOPTERULUI ȚINUT ÎN ȚINĂ DE DINAMICA MIȘCĂRII SĂU.
WESTERN NATIONAL ACADEMY OF SCIENCE OF BELARUS 3 2014 GRAY AGRICULTURAL SCIENCE UDC 621.929:636(476) Mecanizare și inginerie energetică I. M. SHVED 1, A. V. KITUN 1, V. I. PEREDNYA 2, N.1 DECHINIOK 2, N. 1 DEFINITION, V.
UDC 622.7 Separarea gravitațională V.I. Dr. KRIVOSHCHEKOV. tehnologie. Științe (Ucraina, Dnepropetrovsk, Universitatea Națională de Mine) STUDIUL DEBITĂRII PEREȚILOR UNUI LICHID VÂSCOS ÎMPĂRÂT DIN CILINDRI Problemă
04 BULETIN ŞTIINŢIFIC MSTU GA 00 UDC 553.65..3:68.3:69.7.05 CALCULUL ELICEI UNUI VEHICUL AERIAN FĂRĂ PILOT LUAT ÎN ŢINTĂ DE NUMĂRUL REYNOLDS ŞI GRADUL DE REDUCERE O.V. GERASIMOV B.S. KRITSKY Prezentat
UDC533.6.011.32 STUDIUL INFLUENȚEI DEBITĂRII TRANSVERSALE NESTAȚIONARE A UNUI CILINDRU ASUPRA APARIȚIEI FORȚELOR LATERALE A.A. Sergeeva, R.V. Sidelnikov Această lucrare ia în considerare soluția unei transversale nestaționare
UDC 69.7.36/534.. A.V. IVANOV, Candidat la Științe Tehnice, M.K. LEONTIEV, Doctor în Științe Tehnice MAI, Moscova ANALIZA MODALĂ A SISTEMELOR DE ROTOR DINAMIC Se dezvoltă metode de analiză modală pentru a rezolva
32 UDC 629.735.33 D.V. Tinyakov INFLUENȚA CONSTRINGȚILOR DE DISEARE ASUPRA CRITERIILOR DE EFICIENȚĂ PARTICULARE ALE ARIPILOR TRAPEȚE ALE TRANSPORTULUI AERONAVEILOR CATEGORIA Introducere În teoria și practica formării geometrice
Universitatea Aerospațială de Stat din Samara CERCETARE A AEROVIUNILOR POLAR ÎN TIMPUL TESTELOR DE GREUTATE ÎN TUNELUL DE vânt T-3 SSAU 2003 Universitatea Aerospațială de Stat din Samara V.
LECȚIE PRACTICĂ la disciplina „Supraalimentatoare centrale termice” Sarcină Calculul rotorului pompei Calcularea rotorului pompei pentru alimentarea cu apă cu densitate la suprapresiune la ieșirea p n și la intrarea p
S.V.Wander CULEGERI DE HIDROAEROMECANICA L.: Ed. Universitatea de Stat din Leningrad, 1978, pagini 296. Manualul discută următoarele probleme: derivarea unui sistem general de ecuații ale hidromecanicii, înregistrarea acestui sistem pentru diverse
DESPRE STABILITATEA UNEI COCHII CILINDRICE CU PEREȚI SUBȚIRI, CU DECUPĂRI CIRCULARE FĂRĂ COSTOLE STRÂNITRICE SUB COMPRESIA SA AXIALĂ Menshenin Alexander Arkadievich Ulyanovsk State University Sarcina acestui
12 iunie 2017 Procesul combinat de convecție și conducție se numește transfer de căldură convectiv. Convecția naturală este cauzată de diferența de greutate specifică a unui mediu încălzit neuniform și se realizează
MECANICA APLICATA SI FIZICA TEHNICA. 200. T. 42, N- 79 UDC 628,23 CALCULUL TĂRII LĂMII CA O PLACĂ ORTOTROPĂ DE GROSIME LINEAR-VARIABILĂ V. I. Institutul Militar Solovyov Novosibirsk, 6307
MECANICA APLICATA SI FIZICA TEHNICA. 2002. T. 43, N- 1 45 UDC 532.5:533.6 PARADOXUL MUTURII DE COLȚ A UNUI PROFIL ÎNTR-UN DEBUT NESTAȚIONAR D. N. Gorelov Filiala Omsk a Institutului de Matematică SB RAS, 644099 Omsk
UDC 621.452.3 Yu. M. Temis, D. A. Yakushev, E. A. Tarasova OPTIMIZAREA CONEXIUNII DE BLOCARE A PĂMII CU DISCUL DE COMPRESOR Caracteristicile interacțiunii contactului în îmbinarea de blocare sunt considerate conexiuni
Teorie şi procese de lucru 54 UDC 621.515:438 V.P. GERASIMENKO 1, E.V. OSIPOV 2, M.Yu. SHELKOVSKY 2 1 Universitatea Națională Aerospațială numită după. NU. Jukovski KhAI, Ucraina 2 Complexul de cercetare și producție de stat Zarya Mashproekt al ingineriei turbinelor cu gaz,
UDC 629.127.4 V. V. Veltishchev REPREZENTARE SIMPLIFICATĂ A UNUI CABLU FLEXIBIL DE LUNGIME VARIABILĂ PENTRU SIMULAREA DINAMICĂ A UNUI COMPLEX SUBACACAT CONTROLAT DE LA DISTANȚĂ Caracteristicile designului cablurilor sunt luate în considerare
DEPENDENȚA CARACTERISTICILOR AERODINAMICE ALE ARIPILOR DE FORME SIMPLE ÎN PLAN DIN PARAMETRII GEOMETRICI Spiridonov A.N., Melnikov A.A., Timakov E.V., Minazova A.A., Kovaleva Ya.I. Statul Orenburg
NOTE ŞTIINŢIFICE TsAGI Volumul XXXVI I 6 3 UDC 69.735.45.5.3.35.6 FUNCŢII SPECIALE ÎN TEORIA ELICEI V. V. VOZHDAEV, V. S. VOZHDAEV, E. S. VOZHDAEV Problema utilizării soluţiilor analitice pentru construcţia
EXPERIMENT DE CALCUL PENTRU EVALUAREA INFLUENȚEI FORMEI PÂLEI DE ROTOR DE ELICOPTER ASUPRA NIVELULUI DE ZGOMOT ÎN CÂMPUL DEPĂRȚAT V.A. Ivchin (MVZ numit după M.L. Mil) Ryzhov A.A., V.G. Sudakov, (TsAGI) Experiment de calcul
Termofizică și aeromecanică 013 volum 0 1 UDC 69.735.33.015.3 Caracteristici aerodinamice ale unui model de aeronavă de pasageri cu oscilații armonice de-a lungul unghiului de rostogolire și de rotire la unghiuri mari de atac V.I.
Cursul 1 Mișcarea unui fluid vâscos. Formula lui Poiseuille. Curgeri laminare și turbulente, numărul Reynolds. Mișcarea corpurilor în lichide și gaze. Forța de ridicare a aripii unui avion, formula Jukovski. L-1: 8,6-8,7;
90 UDC 69.735.33 V.I. Ryabkov, doctor în inginerie. Științe, N.N. Melnik, V.V. Utenkova, Ph.D. tehnologie. Științe DETERMINAREA ZONEI CODEI ÎN ETAPA PRELIMINARĂ DE PROIECTARE LUATĂ ÎN ȚINȚIE DE FORMA ARIPII AERONAVEI
NOTE ȘTIINȚIFICE TsAGI Volumul XXXVI 2005 1 2 UDC 629.782.015.3 ECHILIBRAREA CALITĂȚII SISTEMULUI ARIPA-COPURĂ LA VITEZE SUPERSONICE MARE S. D. ZHIVOTOV, V. S. NIKOLAEV Se consideră o problemă variațională
STUDII COMPUTAȚIONALE ALE CARACTERISTICILOR AERODINAMICE ALE MODELULUI TEMATIC AL AVIONULUI „ARIPA ZBURĂ” CU FOLOSUL DE SOFTWARE FOWVISION COMPLEX S.V. Kalashnikov 1, A.A. Krivoshchapov 1, A.L. Mitin 1, N.V.
Cursul 3 Subiectul 1.2: AERODINAMICA ARIPILOR Schema cursului: 1. Forța aerodinamică totală. 2. Centrul de presiune al profilului aripii. 3. Momentul de tanare al profilului aripii. 4. Focalizarea profilului aripii. 5. Formula Jukovski. 6. Curgeți în jur
MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI ȘTIINȚEI AL FEDERATIEI RUSE ----------- Instituția de învățământ de învățământ profesional superior al bugetului de stat federal Moscova Aviație
MECANICA APLICATA SI FIZICA TEHNICA. 2011. V. 52, N- 3 153 UDC 534.1 VIBRAȚII LONGITUDINALE ALE UNEI PĂCI CURGE DE UN LICHID VÂSCOS ÎN UN CANAL, PROVOCATE DE VIBRAȚIILE TRANSVERSALE FORȚATE ALE PLACEI
Termofizică și aeromecanică, 2010, volumul 17, 2 UDC 621.311 Determinarea caracteristicilor aerohidrodinamice ale palelor de turbine cu axă verticală de rotație B.P. Khozyainov, I.G. Statul Kostin Kuzbass
Model de simulare pe calculator a dinamicii unui rotor principal de elicopter Scopul creării unui model de simulare este de a dezvolta algoritmi și metode de control pentru identificarea stării dinamice a rotorului în diferite moduri
INGINERIA MECANICĂ ȘI ȘTIINȚA MATERIALELOR BULETINUL TOGU 014 1 (3) UDC 6036: 60331 A D Lovtsov, N A Ivanov, 014 PROIECTAREA ȘI CALCULUL CADRUI UNUI ELEMENT UȘOR PENTRU TOATE TERENUL ROȚI UTILIZARE
COMITETUL DE STAT AL FEDERAȚIA RUSĂ PENTRU ÎNVĂȚĂMÂNTUL SUPERIOR UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE STAT NIZHNY NOVGOROD numită după R.E.Alekseev DEPARTAMENTUL DE ARME DE ARTILERIE INSTRUCȚIUNI METODOLOGICE pentru disciplina
114 Aerohidromecanica PROCEDURILE MIPT. 2014. Volumul 6, 2 UDC 532.526.048.3; 532,527; 532.529 V. V. Vyshinsky 1,2, A. A. Kornyakov 2, Yu. N. Sviridenko 2 1 Institutul de Fizică și Tehnologie din Moscova (de stat
29 UDC 629.7.023 A.A. Tsaritsynsky EVALUAREA INFLUENȚEI DEFORMĂRII TERMICE A UNUI PANOU SOLAR COMPOSIT ÎN SCOP SPATIAL ASUPRA ILUMINĂRII SA Bateriile solare sunt principalele surse de energie
Universitatea Națională Tehnică a Ucrainei „Institutul Politehnic din Kiev” Departamentul de Instrumente și Sisteme de Orientare și Navigație Ghid pentru lucrul de laborator la disciplina „Navigație”
Invenţia se referă la o metodă de determinare a tensiunilor de încovoiere în zbor pe arborele rotorului principal al unui elicopter cu butuc rotor cu bară de torsiune. Pentru determinarea tensiunilor, caracteristicile de performanță în zbor sunt măsurate folosind mijloace standard pe întreaga durată a zborului, din aceștia se selectează și se sistematizează parametri semnificativi, se determină funcțiile lor de aproximare pentru a obține funcția finală a dependenței tensiunilor din arborele rotorului principal de parametrii de performanță de zbor selectați, sarcinile pe arborele rotorului principal folosind un model matematic sunt semnalate dacă sunt depășite. Se asigură determinarea duratei reziduale și controlul nivelului admisibil al sarcinilor. 2 salariu f-ly, 7 ill.
Invenția se referă la domeniul aviației, în special la sisteme de monitorizare a stării tehnice a aeronavelor, și anume monitorizarea nivelului de tensiuni de încovoiere a arborelui rotorului unui elicopter în zbor, în special pentru un elicopter ușor multifuncțional cu montare cu lame fără balamale, de exemplu elicoptere: ANSAT, VK-117, EC -145.
Transmisia este cel mai complex element al designului unui elicopter. Se știe că cel mai mare procent de accidente de elicopter (până la 39%) este asociat statistic cu defecțiunea unităților de transmisie a elicopterelor.
În etapa de dezvoltare a sistemelor de monitorizare, cel mai important lucru este identificarea și stabilirea semnelor de diagnosticare a stării tehnice a unităților de transmisie a elicopterelor. Sarcina principală în dezvoltarea unui sistem de monitorizare este stabilirea valorilor prag ale semnelor de diagnosticare, la atingerea cărora în exploatare trebuie luate decizii adecvate privind siguranța zborului ulterioară. Dacă orice semn de diagnosticare și-a atins valoarea de prag, atunci se ia decizia de a limita resursa, de a înlocui urgent o piesă sau de a scoate din funcțiune unitatea de transmisie. De regulă, marea majoritate a semnelor de diagnosticare nu sunt afișate în cabina de pilotaj în timpul unui zbor. Analiza lor se efectuează după finalizarea zborului. Cu toate acestea, unele semne de diagnosticare deosebit de importante pot fi afișate în timpul zborului, dacă condițiile de siguranță o impun.
În ultimele decenii, pe elicopterele promițătoare au început să fie utilizate așa-numitele rotoare fără balamale, echipate cu o bucșă fără balamale, în care funcțiile balamalelor orizontale, verticale și axiale sunt îndeplinite de un element elastic de tip extins - o bară de torsiune. Partea principală a designului barei de torsiune este secțiunea deformabilă elastic. Prezența straturilor și fantelor de placaj asigură șuvițelor barei de torsiune încărcare predominant într-o stare de efort-deformare uniaxială cu forfecare transversală și încovoiere atunci când lama oscilează în planul de rotație. Acest lucru face posibilă reducerea costurilor de operare a unui elicopter, dar în același timp costurile inițiale de proiectare și fabricare a unor astfel de structuri cresc. Prin urmare, acuratețea prognozării sarcinii și, în consecință, estimarea duratei de viață a sistemului de încărcare al unui elicopter este una dintre sarcinile cheie în ingineria elicopterelor de astăzi.
Arborele rotorului principal este încărcat cu forțe și momente de la butucul său și cuplul generat la ieșirea cutiei de viteze principale. Lungimea arborelui rotorului este determinată de aspectul, aspectul aerodinamic și operațional.
Deoarece o bucșă semi-rigidă are un moment de încovoiere mai mare în comparație cu una cu balamale, monitorizarea tensiunilor de încovoiere ale arborelui rotorului unui elicopter cu o bucșă fără balamale în zbor este o sarcină urgentă.
Este cunoscut un sistem de monitorizare a încărcării arborelui rotorului (brevet SUA nr. 2010219987, SIKORSKY AIRCRAFT, data publicării 09/02/2010, IPC G06F 15/00, G08B 21/00).
O metodă pentru monitorizarea virtuală a sarcinii pe un sistem de rotor de elicopter în conformitate cu o variantă de realizare a prezentei invenţii include prelevarea de probe a cel puţin unui parametru de aeronavă pentru fiecare rotaţie completă a rotorului. Calculul coeficienților pentru obținerea unui set de semnale de înaltă frecvență de la un parametru de cel puțin o aeronavă. Înmulțirea fiecăruia dintr-o multitudine de semnale de înaltă frecvență cu un factor pentru a obține un set de semnale analizate. Estimarea sarcinii rotorului pe baza semnalelor analizate.
Un sistem de detectare a stării rotorului în timp real în conformitate cu o variantă de realizare a prezentei invenţii include un sistem de senzori pentru măsurarea sarcinilor pentru a obţine date. Modulul este configurat să controleze virtual sarcinile pentru a obține date de proiectare și a detecta defecțiunile în timp real și pentru a obține un algoritm de scădere a semnalelor de proiectare din semnalele măsurate pentru a obține valori, care sunt apoi comparate cu valorile standard pentru a produce un rezultat final de aproximativ starea rotorului.
Senzorii citesc parametri precum greutatea la decolare a aeronavei, altitudinea densității, viteza rotorului, viteza fluxului de aer, accelerația normală, rata verticală de urcare, cuplul motorului, unghiul de înclinare, unghiul de rostogolire, rata de rotire, rata de pas, viteza unghiulară de ruliu, deviația longitudinală. , poziția laterală, poziția pedalei și un set de poziții pe rotație a rotorului. Vectorii celor șaisprezece parametri specificați sunt înmulțiți cu valorile specificate ale matricei, care include 10 rânduri și 16 coloane, pentru a obține zece coeficienți (c1, c2, c3, c4, c5, c6, c7, c8, c9, și c10) pentru a determina cele zece valori de vibrație . Valorile oscilațiilor sunt înmulțite cu un factor pentru a obține oscilații amplificate. Dacă vectorii de vibrație sunt notați cu w1, w2, w3, w4, w5, w6, w7, w8, w9 și w10, iar coeficienții sunt c1, c2, c3, c4, c5, c6, c7, c8, c9, și c10, atunci semnalul calculat al forței tăietoare a arborelui rotorului principal va fi scris sub forma:
L=c1*w1+c2*w2+c3*w3+c4*w4+c5*w5+c6*w6+c7*w7+c8*w8+c9*w9+c10*w10
Amplitudinea și faza forței tăietoare sunt calculate prin transformarea Fourier.
Un sistem cunoscut pentru colectarea datelor, monitorizarea și diagnosticarea stării tehnice a unităților de antrenare a rotorului elicopterului (brevet RF pentru invenție nr. 2519583, publicat la 27 februarie 2014, IPC B64D 45/00), inclusiv senzori de vibrații piezoelectrici care sunt instalați pe corp, cel puțin , una dintre unitățile de antrenare a rotorului elicopterului și sunt amplasate astfel încât să primească date cu o exhaustivitate suficientă pentru a diagnostica starea tehnică a pieselor, ansamblurilor a cel puțin unei unități de antrenare a rotorului unui elicopter de operare și electronica de bord. unitate. Unitatea electronică este conectată la ieșirile senzorilor de vibrații și este capabilă să prelucreze digital semnale de vibrații, să controleze și să colecteze, să prelucreze și să evalueze primar parametrii semnalelor de la senzori individuali și/sau combinațiile acestora, să acumuleze datele senzorului și să le stocheze pe exterior și /sau suporturi detașabile adecvate pentru citire pe computer și procesare secundară în condiții de sol. Eficiența colectării datelor, conținutul informațional al monitorizării și diagnosticării stării tehnice a unităților de antrenare a rotorului unui elicopter în funcțiune este crescută.
Dezavantajul acestui sistem de monitorizare este incapacitatea de a trage o concluzie clară cu privire la nivelul solicitărilor de oboseală în componentele elicopterului, inclusiv arborele rotorului principal, pe baza vibrațiilor măsurate în zbor. Un alt dezavantaj este necesitatea instalării de senzori și unități electronice pe elicoptere și timpul necesar procesării secundare a datelor la sol.
Există o metodă cunoscută de operare a elicopterului (brevet RF nr. 2543111, publicat 27.02.2015, IPC V64S 27/04, B64F 5/00, G01L 3/24), care constă în monitorizarea forței efective a elicopterului. rotor în timpul fiecărui zbor, și Înainte de începerea funcționării elicopterului, datele preliminare privind caracteristicile motoarelor centralei electrice sunt colectate în conformitate cu formularele și datele inițiale sunt colectate cu privire la mărimea forței rotorului principal în timpul planării de control a elicopterului. Pe durata întregii funcționări a elicopterului, se colectează și se înregistrează datele reale privind valoarea forței rotorului principal în modurile de plutire a elicopterului, folosind un computer de bord, datele statistice obținute despre forța rotorului principal sunt comparate cu valorile inițiale și , în cazul unei scăderi a valorii împingerii rotorului principal de la valoarea inițială la valoarea specificată, se generează un semnal folosind computerul de bord către monitor despre necesitatea de a ajusta parametrii motorului la valori care asigură abaterea împingerii rotorului principal cu 0,5% din valoarea inițială. Parametrii motorului sunt ajustați fie automat, fie de către personalul de întreținere de la sol. EFECT: creșterea eficienței utilizării elicopterului.
Dezavantajul acestei metode de operare este imposibilitatea determinării nivelului tensiunilor de oboseală pe arborele rotorului principal din rezultatele obținute, deoarece solicitările de oboseală asupra acestuia sunt determinate de solicitările de încovoiere. Un alt dezavantaj este necesitatea instalării de senzori și unități electronice pe elicoptere și timpul necesar procesării secundare a datelor la sol. Un alt dezavantaj este că, înainte de începerea funcționării elicopterului, este necesar să se colecteze mai întâi datele inițiale despre caracteristicile motoarelor centralei electrice în conformitate cu formularele și să se colecteze date inițiale despre mărimea forței rotorului principal în timpul planării de control a elicopterului. .
Brevetul SUA nr. 2011112806, publicat, a fost selectat drept cel mai apropiat analog. 2011.05.12, IPC G06F 10/17. Invenţia se referă la o metodă pentru furnizarea de informaţii despre starea critică a unei componente a unei aeronave cu aripă rotativă, incluzând cel puţin un motor care acţionează un rotor care include un caren, un arbore şi o multitudine de pale. Senzorul pentru măsurarea sarcinilor încovoiate și ciclice care acționează asupra rotorului unei aeronave include o unitate de calcul pentru calcularea (a) temperaturii curente a unui rulment al ansamblului rotor utilizând un prim model de calcul, (b) prezicerea temperaturii rulmentului folosind un prim model de calcul și (c) aplicarea unei sarcini la o componentă selectată a ansamblului rotor folosind un al doilea model de calcul, primul și al doilea model de calcul fiind configurate pentru a calcula, respectiv, valoarea prezisă și curentă a temperaturii lagărului și a sarcinii care acționează pe componenta selectată pe baza parametrilor de control al zborului; şi o unitate de afişare pentru afişarea pe o singură scară a unui indicator mobil care este acţionat de cea mai mare valoare a temperaturii proiectate a rulmentului şi de sarcina care acţionează asupra componentului selectat. Afișajul arată un alt indicator în mișcare, activat de temperatura curentă a rulmentului.
Dezavantajul prototipului este necesitatea de a instala senzori externi, care prezintă anumite dificultăți, deoarece proiectarea elicopterelor în serie nu este adaptată pentru a instala senzori externi; în plus, în procedurile de întreținere și reparații pe teren, senzorii externi nu sunt pe deplin integrați cu restul echipamentelor aeronavei și necesită ghiduri și manuale suplimentare pentru operarea tehnică și specialiști pregătiți suplimentar.
Obiectivul soluției tehnice propuse este de a crea o metodă de monitorizare a tensiunilor de încovoiere pe arborele rotorului pe parcursul întregului zbor (de la decolare până la aterizare) pentru a detecta deteriorarea prin oboseală a arborelui și pentru a preveni situațiile de urgență.
Rezultatul tehnic este determinarea duratei reziduale și controlul nivelului de sarcină admisibil.
Rezultatul tehnic este obținut prin faptul că metoda de determinare a tensiunilor de încovoiere în zbor pe arborele rotorului principal al unui elicopter cu un butuc rotor cu bară de torsiune include măsurarea pe parcursul întregului timp de zbor prin mijloace standard de monitorizare a performanței de zbor a elicopterului, calculul folosind un model matematic al sarcinilor pe arborele principal al rotorului și semnalizarea dacă acestea sunt depășite, dintre caracteristicile de performanță de zbor măsurate, se selectează și se sistematizează parametri semnificativi care au impact direct asupra nivelului de sarcină al arborelui rotorului, aproximând funcții de parametri semnificativi sunt determinați pentru a determina funcția finală a dependenței tensiunilor din arborele rotorului σ(t) de parametrii selectați ai caracteristicilor de performanță a zborului, valorile absolute ale ratelor de modificare a unghiurilor de rotație ale platoul oscilant în direcțiile longitudinale și transversale se adaugă la funcția finală:
Metoda propusă permite evaluarea nivelului de sarcină a arborelui rotorului principal în orice moment în timpul operațiunii sale de zbor. Pe baza utilizării mijloacelor standard de monitorizare a parametrilor de zbor a elicopterului, vă permite să determinați nivelul tensiunilor de încovoiere pe toată durata zborului, să îl utilizați pentru a înregistra restricțiile de zbor și pentru a informa echipajul cu privire la depășirea nivelului de încărcare admisibil, precum și pentru a determina durata de viata reziduala.
În invenția revendicată, se face o analiză a condițiilor pentru stabilirea rezonabilă a valorilor limită pentru caracteristicile de diagnosticare deosebit de importante folosind exemplul de indicare a tensiunilor reale de încovoiere ale arborelui rotorului principal al unui elicopter cu un singur rotor care funcționează în zbor. , în special pentru elicopterele ANSAT.
Esența invenției constă în faptul că dintre parametrii controlați în zbor se selectează și se sistematizează acei parametri care au un impact direct asupra nivelului de sarcină al arborelui NV. Se determină funcții de aproximare a parametrilor semnificativi pentru a determina funcția finală a dependenței tensiunilor din arborele NV de parametrii selectați ai caracteristicilor de performanță. La funcția finală se adaugă valorile absolute ale ratelor de modificare a unghiurilor de rotație ale plăcii oscilătoare în direcțiile longitudinale și transversale.
Efectuarea unui experiment de zbor. Alegerea unui parametru critic este determinată din valorile actuale ale caracteristicilor de performanță de zbor ale elicopterului. Pentru a face acest lucru, pe arborele elicopterului este instalat un extensometru și într-un zbor real, valorile tensiunii σ sursa (t) sunt înregistrate din timp, precum și valorile parametrilor de traiectorie măsurate prin mijloace standard de monitorizarea parametrilor de zbor al elicopterului, de exemplu: unghiul longitudinal și transversal de înclinare al plăcii oscilante, pasul general al rotorului principal, viteza elicopterului, unghiul de înclinare a elicopterului, unghiul de rulare a elicopterului, rata de modificare a unghiului de înclinare a plăcii oscilante în direcția longitudinală și transversală etc.
Prin analiză preliminară, sunt selectați parametrii caracteristicilor de performanță care au cea mai mare influență asupra tensiunii pe arborele NV, pentru care sunt reprezentate grafice ale schimbării tensiunii pe arbore în funcție de valorile parametrilor înregistrate prin standard. se găsesc și se evaluează mijloacele de control și coeficienții de corelație pentru a filtra parametrii caracteristicilor de performanță.
Parametrii de traiectorie ai caracteristicilor de performanță cu un coeficient de corelație mai mare de 0,2 sunt selectați ca semnificativi.
Sunt construite curbele de aproximare (dependența tensiunilor de pe arborele rotorului principal de parametrii de performanță selectați) și este alcătuit un sistem de ecuații pentru a determina aproximarea funcției pentru solicitarea de încovoiere în timp σ calc (t):
iar coeficienții de ponderare corespunzători A1, A2, A3, ..., An se găsesc.
Coeficienții A1, A2, A3 se găsesc prin aproximare polinomială folosind metoda celor mai mici pătrate (pentru un anumit elicopter cu caracteristici de performanță specifice).
Formula finală ia forma:
unde Dprod este unghiul de înclinare al plăcii oscilante în direcția longitudinală,
Dpop - unghiul de înclinare al plăcii oscilante în direcția transversală,
Dosh este pasul total al rotorului principal,
X n - alți parametri semnificativi de performanță a zborului,
- valoarea absolută a vitezei de schimbare a unghiului de rotație a plăcii oscilătoare pe direcția longitudinală,
- valoarea absolută a vitezei de schimbare a unghiului de rotație a platoului oscilant pe direcția transversală.
Calculul tensiunii de încovoiere a arborelui rotorului principal al elicopterului se efectuează în timp real pe toată durata zborului în unitatea de calcul a computerului de bord pe baza programului încorporat. Când nivelul de tensiune sigur este depășit, un semnal este trimis pilotului și calculul resursei cheltuite în ore începe conform formulei:
unde Pr este deteriorabilitatea introdusă de un nivel de stres care îl depășește pe cel de siguranță;
Pt.p. - rata de deteriorare pe oră a unui zbor tipic, luată la calcularea duratei de viață în condiții normale de funcționare.
Daunele cauzate de un nivel de stres care depășește nivelul de siguranță se determină folosind următoarea metodă:
Pentru fiecare nivel de sarcină care îl depășește pe cel de siguranță, se determină numărul corespunzător de cicluri până la defecțiune (Ni) folosind curba de oboseală (curba este luată din rezultatele încercărilor la oboseala arborelui rotorului);
Daunele cauzate de un nivel de stres care depășește Pr sigur este definită ca raportul dintre numărul de cicluri de la acest nivel și numărul de cicluri înainte de defecțiune (Ni).
Astfel, după fiecare zbor se calculează durata de viață consumată a arborelui rotorului principal. Dacă nivelul maxim de sarcină nu a fost depășit, atunci durata de viață consumată a arborelui principal al rotorului este egală cu timpul real de zbor; dacă s-au înregistrat depășiri ale nivelului de sarcină sigur, atunci timpul determinat conform metodei descrise mai sus se adaugă la timpul efectiv de zbor.
Deoarece există întotdeauna o procedură de măsurare necesară pentru a obține informații fiabile pentru fiecare caracteristică de diagnosticare, atunci, în consecință, este necesar să se țină seama și de erorile de măsurare inevitabile pentru fiecare caracteristică de diagnosticare. Apoi, decizia de a depăși sau de a nu depăși valorile limită trebuie luată și ținând cont de toleranța superioară (sau inferioară) a regiunii stărilor limită.
Trebuie stabilită o anumită valoare limită σ PR, al cărei exces atrage după sine epuizarea rapidă a duratei de viață la oboseală a arborelui rotorului și posibila distrugere a acestuia în timpul de zbor ulterior. Deoarece acest parametru sau semn de diagnosticare este deosebit de important, este necesară o indicare a valorii sale curente în cabina de pilotaj. Să notăm ca - valoarea valorii măsurate curente σph permisă de indicator.
Valoarea curentă reală σф poate fi reprezentată ca o sumă:
unde mσ este așteptarea matematică a tensiunilor de încovoiere în secțiunea cea mai încărcată a arborelui rotorului principal în modul de zbor luat în considerare, Δσ este abaterea valorii reale σф de la așteptarea sa matematică.
Descrierea invenţiei
Determinarea practică a parametrilor care afectează nivelul de sarcină al arborelui.
1. A fost efectuat un experiment de zbor pe un elicopter cu un design ANSAT cu un singur rotor, în timpul căruia valorile sarcinilor de încovoiere au fost măsurate într-o anumită perioadă de timp folosind un extensometru instalat pe arborele rotorului principal. Dependența experimentală σ sursa (t) este prezentată în Fig. 1 (curba 1). Această dependență a fost obținută într-un mod de zbor tipic, incluzând următoarele moduri:
a) Hovering (inclusiv viraje în timpul hovering)
b) Accelerație
c) Viteze mici în apropierea solului
d) Urcarea
e) Zbor orizontal la viteze diferite
e) Virajele
g) Planificarea motorului
h) Frânare
În timpul zborului, folosind echipament standard de control al elicopterului, au fost măsurați în timp următorii parametri de traiectorie.
1. Viteza, unitate km/h.
A fost măsurat de dispozitivul „Indicator de viteză USVITs-350 cu ieșire digitală”. Eroarea la emiterea unui semnal digital al vitezei curente indicate în condiții climatice normale la valorile nominale ale semnalelor de intrare nu depășește ±6 km/h.
2. Înălțime, unitate de măsură m.
Măsurat cu instrumente:
- „Indicator de altitudine VMC-10” - altimetru mecanic cu iesire digitala. Eroare la emiterea unui semnal digital al altitudinii relative de zbor, variație a citirilor când presiunea atmosferică setată pe contor este de 760 mm Hg. (1013 hPa) în condiții climatice normale, în funcție de altitudine, este: de la ±10 m (la o altitudine de Ohm) la ±30 m (la o altitudine de 6000 m);
- „Radioaltimetru A-053-05.02” - o stație radar de bord cu emisie continuă de unde radio modulate în frecvență. Eroarea de măsurare a altitudinii la zborul peste orice suprafață netedă (cum ar fi o pistă) cu o viteză orizontală de până la 120 m/s și o viteză verticală de cel mult 8 m/s la unghiuri de rulare și înclinare de până la ±20° în intervalul de altitudine de la 0 la 1500 m este 95% măsurători de înălțime, m: ieșire digitală 0,45 sau ±0,02N (oricare dintre acestea este mai mare).
3. Unghiul de rulare și unghiul de inclinare al elicopterului, grade.
Este măsurat de dispozitivul indicator de atitudine AGB-96D - produce semnale de rulare și înclinare a elicopterului. Eroarea indicatorului de atitudine în ruliu și înclinare pe o bază vibrantă nu este mai mare de ±2,5°.
4. Poziția comenzilor, unitatea de măsură a gradelor.
Se măsoară cu ajutorul dispozitivului „Senzori potențiometrici de poziție cu două canale ai elementelor de control DP-M”. Eroare de măsurare ±30".
5. Poziția legăturilor de ieșire (tijele) acționărilor de direcție (unghiuri de înclinare a plăcii oscilătoare în direcțiile longitudinale și transversale) RP-14, mm.
Se măsoară cu dispozitivul „Senzori potențiometrici MU-615A seria 1”. Eroarea de măsurare a unghiului în condiții normale: ±2% din domeniul nominal de măsurare.
6. Viteze unghiulare, rad/s.
Este măsurat de dispozitivul „Blocul de senzori de informații primare BDPI-09” - oferă informații despre proiecțiile vectorilor viteze unghiulare și accelerație liniară.
Figurile 2-7 arată dependențele tensiunii de pe arborele rotorului principal de parametrii măsurați. Lista parametrilor dați nu se limitează la parametrii dați și depinde de elicopterul specific.
În timpul experimentului, următorii parametri au fost măsurați în timp:
σ(t) - valoarea tensiunii de încovoiere în timp, măsurată de un extensometru pe arbore,
Dprod(t) - unghiul de înclinare al plăcii oscilante în direcția longitudinală,
Dpop(t) - unghiul de înclinare al plăcii oscilante în direcția transversală,
Dosh(t) - pas general al rotorului principal,
V(t) - viteza elicopterului,
f t (t) - unghiul de inclinare a elicopterului,
f la (t) - unghiul de rulare a elicopterului.
Se determină coeficienți de corelație pentru fiecare parametru
Toți parametrii (coeficient de corelație > 0,2) au fost selectați ca semnificativi și au fost construite curbe de aproximare pentru aceștia și au fost compilate ecuații pentru fiecare punct de timp și pentru fiecare parametru:
În funcție de parametrii semnificativi selectați, formula finală ia forma:
Coeficienții A1, A2, A3, A4, A5, A6 au fost găsiți prin rezolvarea ecuației matriceale:
Valorile calculate ale tensiunii de încovoiere sunt prezentate în Figura 1 (curba σ calc (t)).
Metoda propusă face posibilă evaluarea nivelului de sarcină al arborelui NV în orice moment în timpul operațiunii sale de zbor. Pe baza utilizării mijloacelor standard de monitorizare a parametrilor de zbor a elicopterului, vă permite să determinați nivelul tensiunilor de încovoiere pe toată durata zborului, să îl utilizați pentru a înregistra restricțiile de zbor și pentru a informa echipajul cu privire la depășirea nivelului de încărcare admisibil, precum și pentru a determina durata de viata reziduala.
1. O metodă de determinare a tensiunilor de încovoiere în zbor pe arborele rotorului principal al unui elicopter cu un butuc de rotor cu bară de torsiune, inclusiv măsurarea în timpul întregului timp de zbor prin mijloace standard de monitorizare a performanței de zbor a elicopterului, calculul sarcinilor pe rotorul principal. arborele rotorului folosind un model matematic și semnalizarea în cazul depășirii acestora, caracterizată prin aceea că dintre caracteristicile de performanță de zbor măsurate se selectează și se sistematizează parametri semnificativi care au impact direct asupra nivelului de încărcare a arborelui rotorului, aproximând funcții ale parametrilor semnificativi sunt determinate pentru a determina funcția finală a dependenței tensiunilor din arborele rotorului σ(t) de parametrii selectați ai caracteristicilor de performanță a zborului, valorile absolute ale ratelor de modificare a unghiurilor de rotație ale plăcii oscilătoare în direcțiile longitudinale și transversale sunt adăugate la funcția finală:
2. Metodă pentru determinarea tensiunilor de încovoiere în zbor pe arborele rotorului principal al unui elicopter cu butuc rotor cu bară de torsiune conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că pentru a determina semnificația parametrilor de performanță de zbor, dependențele tensiunilor de rotorul principal. arborele pe parametrii selectați sunt reprezentați grafic și se calculează coeficienții și se evaluează corelațiile.
3. Metodă de determinare în zbor a tensiunilor de încovoiere pe arborele rotorului al unui elicopter cu butuc rotor cu bară de torsiune conform revendicării 2, caracterizată prin aceea că semnificaţia parametrilor este determinată de valoarea coeficientului de corelaţie >0,2.
Brevete similare:
Invenția se referă la domeniul ingineriei mecanice, în principal la construcția motoarelor de aeronave, și în special la o metodă pentru determinarea stării fizice și mecanice a palelor de lucru ale unei turbine de înaltă presiune (HPT), în special a stării de solicitare a lamă.
Invenția se referă la diagnosticarea tehnică a transmisiilor de putere hidraulică a mașinilor autopropulsate. O metodă de evaluare a calității funcționării ambreiajelor hidraulice la comutarea treptelor de viteză a cutiilor de viteze hidraulice este efectuată fără întreruperea fluxului de putere în trepte în timpul comutării acestora.
Invenția se referă la tehnologia de măsurare și poate fi utilizată în funcționarea motoarelor electrice și a altor echipamente cu unități de rulmenți pentru a determina starea curentă a rulmenților și pentru a prezice durata de viață după un anumit timp de la începerea funcționării.
Invenția se referă la tehnologia de măsurare și poate fi utilizată pentru determinarea sarcinii axiale pe rulmenții cu bile ai rotoarelor, precum și pentru determinarea și controlul frecvențelor naturale de vibrație a rotoarelor mecanismelor și dispozitivelor mici.
Invenţiile se referă la tehnologia de măsurare, în special la mijloace şi metode pentru măsurarea etanşeităţii lumenului inelului pistonului. La implementarea metodei, inelul pistonului deschis este prins în direcția periferică cu ajutorul unui dispozitiv auxiliar cu închiderea maximă a îmbinării, iar etanșeitatea lumenului este determinată prin mijloace optice.
