Лекция 5 Основы динамики полета и управления вертолетом

Лекция 5 Основы динамики полета и управления вертолетом

Теория воздушного винта Изменение силы тяги винта за счет изменения φ и ω 1 - комель лопасти 2 - втулка винта

Теория воздушного винта ω - частота вращения винта φ - угол установки винта α - угол атаки К = 2 … 4 – число лопастей V = const - скорость полета U = ω х R = varia - окружная скорость лопасти D = Rmax = 3 … 5 м – диаметр винта W – скорость набегающего потока W = (V 2 + ω 2 х R 2)1/2

Теория воздушного винта

Теория воздушного винта ВФШ – винт фиксированного шага (втулка и лопасти – одно целое) Увеличение К. П. Д. воздушного винта 1) ВИШ – винт изменяемого шага (механизм поворота лопастей) 2) Соосные винты (Ту-95, Ан-22, Ту-114) – уменьшение потерь на закручивание воздушного потока φ = 83 … 85 град – флюгерные винты (снижение сопротивления при отказе двигателя)

Теория воздушного винта Тяга, развиваемая винтом P = A x ρ х ω 2 x D 2 A - к-т тяги = F(угол атаки α, форма лопастей) ρ - плотность воздуха Предельная скорость полета самолетов с поршневыми и турбовинтовыми (ТВД) двигателями – 650 (поршневые) … 750 (ТВД) км/час ω = 2000… 3000 об/мин

Тяговооруженность ЛА Т = Р / G Т = 0. 2 … 0. 35 – пассажирские и транспортные самолеты (ПД, ТВД, ТРД) Т = 0. 35 … 1. 0 – самолеты ФА и вертикального взлета (ТРД) Т = 1. 0 – вертолеты (воздушный винт) P = A x ρ х ω 2 x D 2, ω = 2000… 3000 об/мин необходимо увеличить в 2 … 3 раза (8… 12 тыс. об/мин), или увеличить в 3… 4 раза D до 9 … 20 м или еще более, уменьшив ω до 200 … 500 об/мин P = Сy x (S x ρ x V 2/2); S = D x bcax

Основы динамики полета и управления вертолетом Воздушный винт α– угол атаки (обтекание потоком) φ – установочный угол β – угол протекания струи φ – α = β φ=varia (аэр. / дин. крутка)

Основы динамики полета и управления вертолетом Шарнирное крепление лопастей НВ

Основы динамики полета и управления вертолетом 1– лопасть 2 - осевой шарнир 3, 4 - вертикальный и горизонтальный шарниры 5 - втулка 6 - рычаг изменения шага лопасти β – угол конусности β = const – в режиме осевой обдувки (вертикальный влет, висение ψ = 0) β = varia – в режиме осевой обдувки (горизонтальный полет ψ > 0)

Основы динамики полета и управления вертолетом Режим косой обдувки Vsinψ – от поступ. движения лопасти вместе с вертолетом ψ – азимутальный угол

Основы динамики полета и управления вертолетом

Основы динамики полета и управления вертолетом

Автомат перекоса 1 - направляющая ползуна; 2 - ползун; 3 - внутреннее кольцо кардана; 4 - наружное кольцо кардана; 5 - тарелка автомата перекоса; 6 - тяга поворота лопасти; 7 - поводок; 8 - рычаг ползуна; 9 - тяга продольного управления; 10 - тяга поперечного управления; 11 - тяга управления общим шагом

Основы динамики полета и управления вертолетом 1 — ручка управления; 2 — рычаг общего шага "шаг-газ"; 3 — рукоятка корректора газа; 4 — педали ножного управления; 5 — штурвалы триммеров управления вертолетом; 6 — рычаг муфты включения; 7— рычаг тормоза несущего винта

Объединенное управление общим шагом несущего винта и дросселем двигателя

Управление горизонтальным полетом 1— вращающееся кольцо; 2 — невращающееся кольцо; 3 — обойма; 4 и 5— поводки; 6 — скользящее кольцо; 7—ручка управления вертолетом; 8 — рычаг управления шагом с корректором газов

Управление рулевым винтом 1— педали; 2 — цепная передача; 3 — скользящий шток управления; 4 — червячная муфта; 5—лопасти рулевого винта; 6 — „паук" управления шагом; 7—подшипник

Управление триммерами Для того чтобы создать закономерность изменений усилий на ручке при изменении режима полета, в систему управления автоматом перекоса введены продольные и поперечные пружины, натяжение которых регулируется триммерами

Основы динамики полета и управления вертолетом Проблема компенсации реактивного момента Мреакт = Р/ ω Р - мощность ω – частота вращения винта (об/мин) Одномоторный самолет ω = 2000… 3000 об/мин Вертолет ω = 200… 500 об/мин

Основы динамики полета и управления вертолетом

Основы динамики полета и управления вертолетом Максимальная скорость современных вертолетов, выполненных по чисто вертолетной схеме, ограничена возникновением срыва потока на лопастях несущего винта, в том числе и волнового срыва при достижении концевыми сечениями лопастей скоростей, соответствующих критическому числу М. Поэтому она не превышает 330 -350 км/ч.