Curso de diseño. Cálculo de la hélice Elevación de la hélice en kg

FÍSICA DEL ROTOR

Gran coche - helicóptero! Cualidades notables lo hacen indispensable en miles de casos. Solo un helicóptero es capaz de despegar y aterrizar verticalmente, colgando inmóvil en el aire, moviéndose hacia los lados e incluso con la cola por delante.

¿Por qué oportunidades tan maravillosas? ¿Cuál es la física de su vuelo?Vamos a intentar responder brevemente a estas preguntas.

La hélice de un helicóptero genera sustentación. Las palas de la hélice son los mismos hocicos. Instalados en un cierto ángulo con respecto al horizonte, se comportan como un ala en el flujo de aire entrante: la presión surge debajo del plano inferior de las palas y la rarefacción se produce por encima. Cuanto mayor sea esta diferencia, mayor será la fuerza de elevación. Cuando la fuerza de sustentación supera el peso del helicóptero, este despega, si ocurre lo contrario, el helicóptero desciende.

Si en el ala de un avión, la elevación se produce solo cuando el avión se está moviendo, entonces en el "ala" de un helicóptero aparece incluso cuando el helicóptero está parado: el "ala" se está moviendo. Esto es lo principal.

Pero entonces el helicóptero ganó altura. Ahora necesita volar hacia adelante. ¿Cómo hacerlo? ¡El tornillo crea empuje solo hacia arriba! Echemos un vistazo a este momento en la cabina. Empujó la palanca de control lejos de él. El helicóptero se inclinó ligeramente sobre su morro y voló hacia adelante. ¿Por qué?

La palanca de control está conectada a un dispositivo ingenioso: una transferencia automática. Este mecanismo, extremadamente conveniente para el control de helicópteros, fue inventado en sus años de estudiante por el académico B. N. Yuryev. Su dispositivo es bastante complicado, y el propósito es el siguiente: permitir al piloto cambiar a voluntad el ángulo de inclinación de las palas hacia el horizonte.

Es fácil comprender que durante el vuelo horizontal de un helicóptero, la presión de sus palas se mueve en relación con el aire circundante a diferentes velocidades. Esa cuchilla, que avanza, se mueve hacia el flujo de aire y retrocede, a lo largo del flujo. Por lo tanto, la velocidad de la pala, y con ella la fuerza de sustentación, será mayor cuando la pala avance. La hélice tenderá a poner el helicóptero de lado.

Para evitar que esto sucediera, los nonstruntors conectaron las palas al eje de forma móvil, sobre bisagras. Luego, la hoja que avanzaba con una mayor fuerza de elevación comenzó a elevarse, a ondear. Pero este movimiento ya no se transmitía al helicóptero, volaba tranquilo. Gracias al movimiento de aleteo de la hoja, su fuerza de elevación se mantuvo constante durante toda la revolución.

Sin embargo, esto no resolvió el problema de seguir adelante. Después de todo, debe cambiar la dirección de la fuerza de empuje de la hélice, hacer que el helicóptero se mueva horizontalmente. Esto hizo posible hacer un plato cíclico. Cambia continuamente el ángulo de cada pala de la hélice para que la mayor sustentación se produzca aproximadamente en el sector trasero de su rotación. La fuerza de empuje resultante del rotor principal se inclina y el helicóptero, también inclinado, comienza a moverse hacia adelante.

Un aparato de control de helicópteros tan confiable y conveniente no se creó de inmediato. Tampoco apareció de inmediato un dispositivo para controlar la dirección del vuelo.

Por supuesto, sabes que un helicóptero no tiene timón. Sí, no necesita un helicóptero. Se reemplaza por una pequeña hélice montada en la cola. El piloto habría intentado apagarlo, el helicóptero se habría girado solo. Sí, giró para que comenzara a girar cada vez más rápido en la dirección opuesta a la rotación del rotor principal. Esto es consecuencia del momento reactivo que se produce cuando el rotor gira. El rotor de cola no permite que la cola del helicóptero gire bajo la influencia del momento reactivo, lo equilibra. Y si es necesario, el piloto aumentará o disminuirá el empuje del rotor de cola. Entonces el helicóptero girará en la dirección correcta.

A veces prescinden completamente del rotor de cola, instalando dos rotores en helicópteros que giran uno hacia el otro. Los momentos reactivos en este caso, por supuesto, se destruyen.

Así es como vuela un "vehículo todo terreno aéreo" y un trabajador incansable: un helicóptero.

Provisiones generales.

El rotor principal de un helicóptero (HB) está diseñado para crear fuerza de sustentación, impulso (propulsión) y momentos de control.

El rotor principal consta de un cubo, palas, que se unen al cubo mediante bisagras o elementos elásticos.

Las palas del rotor principal, debido a la presencia de tres articulaciones en el buje (horizontal, vertical y axial), realizan un movimiento complejo en vuelo: - giran alrededor del eje HB, se mueven junto con el helicóptero en el espacio, cambian su posición angular, girando en estas bisagras, por lo que la aerodinámica de la pala del rotor principal es más complicada que la aerodinámica del ala de un avión.

La naturaleza del flujo alrededor de la NV depende de los modos de vuelo.

Los principales parámetros geométricos del rotor principal (NV).

Los parámetros principales del HB son el diámetro, el área de barrido, el número de hojas, el factor de llenado, el espaciado de las bisagras horizontales y verticales, la carga específica en el área de barrido.

Diámetro D es el diámetro del círculo a lo largo del cual se mueven los extremos de las palas cuando el HV está en su lugar. Los helicópteros modernos tienen un diámetro de 14-35 m.

Área barrida Fom es el área del círculo, que describe los extremos de las cuchillas HB cuando trabaja en el lugar.

Factor de llenadoσ.es igual a:

σ \u003d (Z l F l) / F ohmio (12.1);

donde Z l es el número de álabes;

F l - el área de la cuchilla;

F ohm - área de barrido HB.

Caracteriza el grado de llenado del área barrida con las palas, varía dentro de s=0.04¸0.12.

Con un aumento en el factor de llenado, el empuje de HB aumenta hasta un cierto valor, debido a un aumento en el área real de las superficies de apoyo, luego cae. La caída en el empuje se debe a la influencia del bisel de flujo y la estela del vórtice de la pala delantera. Con un aumento en s, es necesario aumentar la potencia suministrada a la NV debido a un aumento en el arrastre de las palas. Con un aumento en s, el paso requerido para obtener un empuje dado disminuye, lo que aleja a la NV de los modos de pérdida. Las características de los modos de pérdida y las razones de su aparición se discutirán a continuación.

El espaciado de la l horizontal y la l vertical en las bisagras es la distancia desde el eje de la bisagra hasta el eje de rotación del HB. Puede considerarse en términos relativos (12.2.)

Ubicado dentro de . La presencia de separación entre bisagras mejora la eficiencia del control longitudinal-transversal.

se define como la relación entre el peso del helicóptero y el área de barrido de HB.

(12.3.)

Parámetros cinemáticos básicos de NV.

Los principales parámetros cinemáticos de la NV incluyen la frecuencia o velocidad angular de rotación, el ángulo de ataque de la NV, los ángulos de paso general o cíclico.

Frecuencia de rotación n s - número de revoluciones HB por segundo; velocidad angular de rotación HB - determina su rapidez circunferencial w R .

El valor de w R en los helicópteros modernos es 180¸220 m/seg.

El ángulo de ataque HB (A) se mide entre el vector de velocidad de flujo libre y c
Arroz. 12.1 Ángulos de ataque del rotor principal y modos de su funcionamiento.

el plano de rotación de la NV (Fig. 12.1). El ángulo A se considera positivo si el flujo de aire llega al HB desde abajo. En las modalidades de vuelo nivelado y ascenso, A es negativa, mientras que en descenso, A es positiva.

El ángulo de paso colectivo es el ángulo de instalación de todas las palas HB en la sección transversal con un radio de 0,7R.

El ángulo del paso cíclico del HB depende del modo de operación del HB, este tema se considera en detalle al analizar el soplado oblicuo del HB.

Los principales parámetros de la hoja HB.

Los principales parámetros geométricos del álabe incluyen el radio, la cuerda, el ángulo de instalación, la forma de la sección transversal, la torsión geométrica y la forma del álabe en planta.

El radio de sección de pala actual r determina su distancia desde el eje de rotación HB. El radio relativo se determina

(12.4);

Cuerda de perfil- una línea recta que conecta los puntos más distantes del perfil de la sección, denotada b (Fig. 12.2).

Arroz. 12.2. Parámetros del perfil de la pala. Ángulo de la hoja j es el ángulo entre la cuerda de la sección del álabe y el plano de giro de la HB.

Ángulo de montaje j por `r=0.7 con la posición neutral de los controles y la ausencia de movimiento de aleteo se considera que es el ángulo de instalación de toda la pala y el paso total del HB.

El perfil de la sección del álabe es una forma de sección con un plano perpendicular al eje longitudinal del álabe, caracterizado por un espesor máximo con un espesor relativo máx. concavidad f y curvatura . En los rotores, por regla general, se utilizan perfiles asimétricos biconvexos con una ligera curvatura.

El giro geométrico se produce al reducir los ángulos de instalación de las secciones desde la culata hasta el final de la pala y sirve para mejorar las características aerodinámicas de la pala.Las palas de los helicópteros tienen una forma rectangular en planta, que no es óptima en el sentido aerodinámico, pero más simple en términos de tecnología.

Los parámetros cinemáticos de la pala están determinados por los ángulos de posición azimutal, carrera, oscilación y ángulo de ataque.

Ángulo de posición de acimut y viene determinada por el sentido de giro de la HB entre el eje longitudinal de la pala en un momento dado y el eje longitudinal de la posición cero de la pala. La línea de posición cero en vuelo nivelado prácticamente coincide con el eje longitudinal del brazo de cola del helicóptero.

Ángulo de lanzamiento b define el desplazamiento angular de la hoja en la articulación horizontal con respecto al plano de rotación. Se considera positivo cuando la pala se desvía hacia arriba.

Ángulo de giro x caracteriza el desplazamiento angular de la cuchilla en la bisagra vertical en el plano de rotación (Fig. 12). Se considera positivo cuando la hoja se desvía en contra de la dirección de rotación.

El ángulo de ataque del elemento de pala a está determinado por el ángulo entre la cuerda del elemento y el flujo que se aproxima.

Arrastre de cuchillas.

El arrastre de la pala es la fuerza aerodinámica que actúa en el plano de rotación del buje y dirigida contra la rotación del HB.

La resistencia frontal de la pala consiste en resistencia de perfil, inductiva y de onda.

La resistencia del perfil se debe a dos razones: la diferencia de presión delante y detrás de la pala (resistencia a la presión) y la fricción de las partículas en la capa límite (resistencia a la fricción).

La resistencia a la presión depende de la forma del perfil de la pala, es decir. en el espesor relativo () y la curvatura relativa () del perfil. Cuanta más y más resistencia. La resistencia a la presión no depende del ángulo de ataque en condiciones de operación, sino que aumenta en condiciones críticas.

La resistencia al rozamiento depende de la velocidad de giro del HB y del estado de la superficie de las palas. El arrastre inductivo es el arrastre causado por la pendiente de la sustentación verdadera debido al sesgo del flujo. La resistencia inductiva de la hoja depende del ángulo de ataque α y aumenta con su aumento. La resistencia de las olas ocurre en la hoja que avanza cuando la velocidad de vuelo excede la calculada y aparecen choques en la hoja.

La resistencia, como el empuje, depende de la densidad del aire.

Teoría de impulsos de la generación de empuje del rotor principal.

La esencia física de la teoría del impulso es la siguiente. Una hélice en funcionamiento ideal descarta aire, impartiendo una cierta velocidad a sus partículas. Se forma una zona de succión delante de la hélice, una zona de caída detrás de la hélice y se establece un flujo de aire a través de la hélice. Los principales parámetros de este flujo de aire son la velocidad inductiva y el aumento de la presión del aire en el plano de rotación de la hélice.

En el modo de flujo axial, el aire se acerca a la NV desde todos los lados y se forma un chorro de aire constrictivo detrás de la hélice. En la fig. 12.4. se muestra una esfera suficientemente grande centrada en el manguito HB con tres secciones características: la sección 0, situada muy por delante del tornillo, en el plano de rotación del tornillo, la sección 1 con una velocidad de flujo V 1 (velocidad de succión) y la sección 2 con una velocidad de flujo V 2 (velocidad de rechazo).

El flujo de aire es lanzado por el HB con una fuerza T, pero el aire también presiona la hélice con la misma fuerza. Esta fuerza será la fuerza de empuje del rotor principal. La fuerza es igual al producto de la masa del cuerpo y
Arroz. 12.3. A una explicación de la teoría del impulso para crear empuje.

la aceleración que recibió el cuerpo bajo la acción de esta fuerza. Por lo tanto, el empuje de HB será igual a

(12.5.)

donde m s es la segunda masa de aire que pasa por el área HB igual a

(12.6.)

donde esta la densidad del aire;

F es el área barrida por el tornillo;

V 1 - caudal inductivo (tasa de succión);

a es la aceleración en el flujo.

La fórmula (12.5.) se puede representar de otra forma

(12.7.)

ya que, según la teoría de un tornillo ideal, la velocidad de eyección de aire V por el tornillo es el doble de la velocidad de succión V 1 en el plano de rotación del HB.

(12.8.)

Casi se duplica la velocidad inductiva a una distancia igual al radio HB. La velocidad de succión V 1 para helicópteros Mi-8 es de 12 m/s, para Mi-2 - 10 m/s.

Conclusión: La fuerza de empuje del rotor principal es proporcional a la densidad del aire, el área barrida del HB y la velocidad inductiva (velocidad del HB).

La caída de presión en la sección 1-2 con respecto a la presión atmosférica en el medio de aire no perturbado es igual a tres cabezas de presión de la velocidad inductiva

(12.9.)

lo que provoca un aumento de la resistencia de los elementos estructurales del helicóptero situados detrás del HB.

Teoría del elemento de hoja.

La esencia de la teoría del elemento de pala es la siguiente. Se considera el flujo alrededor de cada pequeña sección del elemento del álabe y se determinan las fuerzas aerodinámicas elementales dу e y dx e que actúan sobre el álabe. La fuerza de elevación de la pala U l y la resistencia de la pala X l se determinan como resultado de la suma de tales fuerzas elementales que actúan a lo largo de toda la longitud de la pala desde su sección de tope (r a) hasta el extremo (R) :

Las fuerzas aerodinámicas que actúan sobre el rotor principal se definen como la suma de las fuerzas que actúan sobre todas las palas.

Para determinar el empuje del rotor principal, se usa una fórmula similar a la fórmula de sustentación del ala.

(12.10.)

Según la teoría del elemento pala, la fuerza de empuje desarrollada por el rotor principal es proporcional al coeficiente de empuje, el área de barrido del HB, la densidad del aire y el cuadrado de la velocidad circunferencial de la punta de las palas.

Las conclusiones realizadas sobre la teoría del impulso y sobre la teoría del elemento del álabe se complementan.

En base a estas conclusiones, se deduce que la fuerza de empuje del HB en el modo de flujo axial depende de la densidad del aire (temperatura), el ángulo de instalación de las palas (paso HB) y la velocidad de rotación del rotor principal.

Modos de funcionamiento HB.

El modo de operación del rotor principal está determinado por la posición del HB en la corriente de aire (Fig. 12.1) Dependiendo de esto, se determinan dos modos de operación principales: los modos de flujo axial y oblicuo. El modo de flujo axial se caracteriza por el hecho de que el flujo no perturbado que se aproxima se mueve paralelo al eje del buje HB (perpendicular al plano de rotación del buje HB). En este modo, el rotor principal opera en modos de vuelo vertical: vuelo estacionario, ascenso vertical y descenso de helicóptero. La característica principal de este modo es que la posición de la pala con respecto al flujo incidente en el tornillo no cambia, por lo tanto, las fuerzas aerodinámicas no cambian cuando la pala se mueve en azimut. El modo de flujo oblicuo se caracteriza por el hecho de que el flujo de aire corre hacia la NV en un ángulo con respecto a su eje (Fig. 12.4.). El aire se acerca a la hélice con una velocidad V y es desviado hacia abajo debido a la velocidad de succión inductiva Vi. La velocidad de flujo resultante a través de la NV será igual a la suma vectorial de las velocidades del flujo no perturbado y la velocidad inducida

V1 = V + Vi (12.11.)

Como resultado, aumenta el segundo flujo de aire que fluye a través del NV y, en consecuencia, el empuje del rotor principal, que aumenta al aumentar la velocidad de vuelo. En la práctica, se observa un aumento del empuje NV a velocidades superiores a 40 km/h.

Arroz. 12.4. Funcionamiento del rotor principal en el modo de soplado oblicuo.

Soplo oblicuo. La velocidad efectiva del flujo alrededor del elemento del álabe en el plano de rotación de la NV y su cambio a lo largo de la superficie de barrido de la NV.

En el modo de flujo axial, cada elemento de la pala está en el flujo, cuya velocidad es igual a la velocidad circunferencial del elemento. , donde es el radio del elemento dado de la hoja (Fig.12.6).

En el modo de flujo oblicuo con un ángulo de ataque HB distinto de cero (A=0), la velocidad resultante W, con la que el flujo fluye alrededor del elemento de la pala, depende de la velocidad circunferencial del elemento u, la velocidad de vuelo velocidad V1 y el ángulo acimutal.

W = u + V1 senψ (12.12.)

esos. a una velocidad de vuelo constante y una velocidad de rotación constante del HB (ωr = const.), la velocidad efectiva del flujo alrededor de la pala variará dependiendo del ángulo de acimut.

Figura 12.5. Cambio en la velocidad del flujo alrededor de la pala en el plano de rotación del propulsor.

Cambio en la velocidad efectiva del flujo alrededor de la superficie de barrido de la NV.

En la fig. 12.6. muestra los vectores de velocidad del flujo que incide en el elemento de la pala como resultado de sumar la velocidad circunferencial y la velocidad de vuelo. El diagrama muestra que la velocidad efectiva del flujo varía tanto a lo largo de la pala como en azimut. La velocidad circunferencial aumenta desde cero en el eje del cubo de la hélice hasta un máximo en los extremos de las palas. En azimut 90 sobre la velocidad de los elementos de la pala es , en el acimut 270 o la velocidad resultante es , en el extremo de la pala en la zona de diámetro d, el flujo corre desde el lado de la aleta, es decir se forma una zona de flujo inverso, una zona que no participa en la creación de empuje.

El diámetro de la zona de flujo inverso es mayor cuanto mayor es el radio de la NV y mayor es la velocidad de vuelo a una frecuencia constante de rotación de la NV.

En los acimutes y=0 e y=180 0 la velocidad resultante de los elementos del álabe es .

Figura 12.6. Cambio en la velocidad efectiva del flujo alrededor de la superficie barrida de explosivos.

Soplo oblicuo. Fuerzas aerodinámicas del elemento de pala.

Cuando el elemento de pala está en el flujo, surge la fuerza aerodinámica total del elemento de pala, que se puede descomponer en el sistema de coordenadas de velocidad en fuerza de sustentación y arrastre.

El valor de la fuerza aerodinámica elemental está determinado por la fórmula:

Rr = CR(ρW²r/2)Sr (12.13.)

Sumando las fuerzas de empuje elementales y las fuerzas de resistencia a la rotación, es posible determinar la magnitud de la fuerza de empuje y la resistencia a la rotación de toda la pala.

El punto de aplicación de las fuerzas aerodinámicas de la pala es el centro de presión, que se encuentra en la intersección de la fuerza aerodinámica total con la cuerda de la pala.

La magnitud de la fuerza aerodinámica está determinada por el ángulo de ataque del elemento de pala, que es el ángulo entre la cuerda del elemento de pala y el flujo que se aproxima (Fig. 12.7).

El ángulo de instalación del elemento de pala φ es el ángulo entre el plano estructural del rotor principal (CPV) y la cuerda del elemento de pala.

El ángulo de entrada es el ángulo entre las velocidades y (Fig. 12.7).

Fig. 12.7 Fuerzas aerodinámicas del elemento de pala con soplado oblicuo.

Aparición del momento de vuelco a la atadura rígida de las paletas. Las fuerzas de empuje son creadas por todos los elementos del álabe, pero los elementos ubicados a ¾ del radio del álabe tendrán las mayores fuerzas elementales T l, el valor de la resultante T l en el modo de flujo oblicuo alrededor del empuje del álabe. la pala depende del acimut. En ψ = 90 es máximo, en ψ = 270 es mínimo. Tal distribución de fuerzas de empuje elementales y la ubicación de la fuerza resultante conduce a la formación de un gran momento de flexión variable en la raíz de la pala M izg.

Este momento crea una gran carga en el punto de unión de la cuchilla, lo que puede provocar su destrucción. Como resultado de la desigualdad de las varillas T l1 y T l2, surge un momento de vuelco del helicóptero,

M x \u003d T l1 r 1 -T l2 r 2, (12.14.)

que aumenta con la velocidad del helicóptero.

Una hélice con palas rígidas tiene las siguientes desventajas (Figura 12.8):

Presencia de momento de vuelco en el modo de flujo oblicuo;

La presencia de un gran momento de flexión en el punto de unión de la hoja;

Cambio de empuje de pala en azimut.

Estas deficiencias se eliminan al unir la cuchilla al cubo mediante bisagras horizontales.

Fig. 12.8 Ocurrencia de momento de vuelco en la fijación rígida de las palas.

Alineación del momento de la fuerza de empuje en diferentes posiciones azimutales de la pala.

En presencia de una bisagra horizontal, el empuje de la hoja forma un momento relativo a esta bisagra, que hace girar la hoja (Fig. 12. 9). El momento de empuje T l1 (T l2) provoca la rotación de la hoja en relación con esta bisagra

o (12.15.)

por lo tanto, el momento no se transmite al buje, es decir se elimina el momento de vuelco del helicóptero. Momento flector Muzg. en la raíz de la pala se vuelve igual a cero, su parte de la raíz se descarga, la flexión de la pala disminuye, debido a esto, disminuyen las tensiones de fatiga. Se reducen las vibraciones causadas por cambios en el empuje en azimut. Así, la bisagra horizontal (HH) realiza las siguientes funciones:

Elimina el momento de vuelco en el modo de soplado oblicuo;

Descarga la parte raíz de la hoja desde M hacia afuera;

Simplificar el control del rotor principal;

Mejorar la estabilidad estática del helicóptero;

Reduzca la cantidad de cambio en el empuje de la pala en azimut.

Reduce los esfuerzos de fatiga en la pala y reduce su vibración, debido a cambios en la fuerza de empuje en azimut;

Cambio de los ángulos de ataque del elemento pala debido al golpe.

Cuando la pala se mueve en el modo de soplado oblicuo en el azimut ψ de 0 a 90 °, la velocidad del flujo alrededor de la pala aumenta constantemente debido al componente de velocidad de vuelo horizontal (a ángulos de ataque bajos HB ) (Fig. 12. 10.)

esos. . (12.16.)

En consecuencia, aumenta la fuerza de empuje de la pala, que es proporcional al cuadrado de la velocidad de flujo libre y el momento de empuje de esta pala con respecto a la bisagra horizontal. La hoja se balancea hacia arriba
Figura 12.9 Alineación del momento de la fuerza de empuje en varias posiciones azimutales de la pala.

la sección de la pala también se sopla desde arriba (Fig. 12.10), y esto provoca una disminución en los ángulos de ataque reales y una disminución en la sustentación de la pala, lo que conduce a una compensación aerodinámica del flap. Al pasar de ψ 90 a ψ 180, la velocidad del flujo alrededor de las palas disminuye, los ángulos de ataque aumentan. En el azimut ψ = 180 o y en ψ = 0 o la velocidad de flujo de las palas es la misma e igual a ωr.

Al azimut ψ = 270 o la pala comienza a descender debido a una disminución en la velocidad del flujo y una disminución en T l, mientras que las palas son sopladas adicionalmente desde abajo, lo que provoca un aumento en los ángulos de ataque del elemento de pala, y por lo tanto un cierto aumento en la sustentación.

En ψ = 270, la velocidad del flujo alrededor del álabe es mínima, la oscilación hacia abajo Vy del álabe es máxima y los ángulos de ataque en los extremos de los álabes son casi críticos. Debido a la diferencia en la velocidad del flujo alrededor de la pala en diferentes acimutes, los ángulos de ataque en ψ = 270 o aumentan varias veces más de lo que disminuyen en ψ = 90 o. Por lo tanto, con un aumento en la velocidad de vuelo del helicóptero, en la región de azimut ψ = 270 o, los ángulos de ataque pueden exceder los valores críticos, lo que provoca la separación del flujo de los elementos de pala.

El flujo oblicuo conduce al hecho de que los ángulos de aleta en la parte delantera del disco HB en la región de azimut 180 0 son mucho mayores que en la parte trasera del disco en la región de azimut 0 0 . Esta inclinación del disco se denomina obstrucción del cono HB. El cambio en los ángulos de carrera de la pala en azimut en un HB libre, cuando no hay control de carrera, cambia de la siguiente manera:

acimut de 0 a 90 0:

La velocidad resultante del flujo alrededor de la pala aumenta, la fuerza de sustentación y su momento aumentan;

El ángulo de carrera b y la velocidad vertical V y aumentan;

acimut 90 0:

Velocidad de giro hacia arriba V y máxima;

acimut 90 0 – 180 0:

La fuerza de elevación de la hoja se reduce al reducir la velocidad del flujo resultante;

La velocidad de carrera ascendente V y disminuye, pero el ángulo de carrera de la hoja continúa aumentando.

acimut 200 0 – 210 0:

La velocidad de giro vertical es igual a cero V y = 0, el ángulo de giro de la pala b es el máximo, la pala, como resultado de una disminución en la sustentación, baja;

acimut 270 0:

La velocidad del flujo alrededor de la pala es mínima, la fuerza de elevación y su momento se reducen;

Velocidad de giro hacia abajo V y - máxima;

El ángulo de carrera b disminuye.

acimut 20 0 – 30 0:

La velocidad del flujo alrededor de la pala comienza a aumentar;

V y \u003d 0, el ángulo de giro hacia abajo es máximo.

Por lo tanto, para una rotación libre a la derecha NV con soplado oblicuo, el cono colapsa hacia la izquierda. A medida que aumenta la velocidad de vuelo, aumenta la obstrucción del cono.

Fig. 12.10 Cambio de los ángulos de ataque del elemento pala debido al golpe.

Regulador de carrera (RV). El movimiento de vuelo conduce a un aumento de las cargas dinámicas en la estructura de las palas y a un cambio desfavorable en los ángulos de ataque de las palas a lo largo del disco del rotor. El regulador de oscilación realiza una disminución en la amplitud de oscilación y un cambio en la inclinación natural del cono HB de izquierda a derecha. El regulador de giro (Fig. 12.11.) es una conexión cinemática entre la bisagra axial y el anillo giratorio del plato oscilante, que asegura una disminución en los ángulos de las palas j con una disminución en el ángulo de giro b y viceversa, un aumento en el ángulo de las palas con un aumento en el ángulo de giro. Esta conexión consiste en desplazar el punto de unión del empuje del plato oscilante a la correa de la bisagra axial (punto A) (Fig. 12.12) del eje de la bisagra horizontal. En los helicópteros tipo Mi, el control de carrera hace rodar el cono HB hacia atrás y hacia la derecha. En este caso, la componente lateral a lo largo del eje Z de la fuerza HB resultante se dirige hacia la derecha en contra de la dirección del empuje del rotor de cola, lo que mejora las condiciones para el equilibrio lateral del helicóptero.

Fig.12.11 Controlador de barrido, Diagrama cinemático. . . Equilibrio de la hoja con respecto a la bisagra horizontal.

Durante el movimiento de aleta de la pala (Fig. 12.12.) en el plano de la fuerza de empuje, actúan sobre ella las siguientes fuerzas y momentos:

El empuje T l, aplicado a ¾ de la longitud de la cuchilla, forma un momento M t \u003d T a, girando la cuchilla para aumentar la carrera;

Fuerza centrífuga F cb que actúa perpendicularmente al eje de rotación constructivo HB hacia el exterior. La fuerza de inercia del golpe de la hoja, dirigida perpendicularmente al eje de la hoja y opuesta a la aceleración del golpe;

La fuerza de gravedad G l se aplica al centro de gravedad de la hoja y forma un momento M G = G · al girar la hoja para reducir el balanceo.

El álabe ocupa una posición en el espacio a lo largo de la fuerza resultante Rl. Las condiciones de equilibrio de la hoja en relación con la articulación horizontal están determinadas por la expresión

(12.17.)

Figura 12.12. Fuerzas y momentos que actúan sobre el álabe en el plano de carrera.

Las palas HB se mueven a lo largo de la generatriz del cono, cuya parte superior está situada en el centro del buje, y el eje es perpendicular al plano de los extremos de las palas.

Cada álabe ocupa en un cierto acimut Ψ las mismas posiciones angulares β l relativas al plano de rotación del HB.

El movimiento del volante de las palas es cíclico, repitiéndose estrictamente con un período igual al tiempo de una revolución del HB.

Momento de bisagras horizontales de la manga. HB (M gsh).

En el modo de flujo axial alrededor de la NV, la resultante de las fuerzas de los álabes R n se dirige a lo largo del eje de la NV y se aplica en el centro del manguito. En el modo de soplado oblicuo, la fuerza R n se desvía hacia el bloqueo del cono. Debido a la separación de las bisagras horizontales, la fuerza aerodinámica R n no pasa por el centro del manguito y se forma un hombro entre el vector de fuerza R n y el centro del manguito. Existe un momento Mgsh, llamado momento de inercia de las articulaciones horizontales del buje HB. Depende de la distancia l r de las bisagras horizontales. El momento de las articulaciones horizontales del casquillo HB Mgsh aumenta al aumentar la distancia l r y se dirige hacia el bloqueo del cono HB.

La presencia de una separación de bisagras horizontales mejora la propiedad de amortiguación del HB, es decir mejora la estabilidad dinámica del helicóptero.

Equilibrio de la hoja con respecto a la bisagra vertical (VSH).

Durante la rotación del HB, la pala se desvía un ángulo x. El ángulo de giro x se mide entre la línea radial y el eje longitudinal de la hoja en el plano de rotación del HB y será positivo si la hoja gira hacia atrás con respecto a la línea radial (se retrasa) (Fig. 12.13.).

En promedio, el ángulo de oscilación es de 5-10 o, y en el modo de autorrotación es negativo e igual a 8-12 o en el plano de rotación HB. Las siguientes fuerzas actúan sobre la hoja:

La fuerza de arrastre X l, aplicada en el centro de presión;

Fuerza centrífuga dirigida a lo largo de una línea recta que conecta el centro de masa de la pala y el eje de rotación del HB;

La fuerza de inercia Fin, dirigida perpendicularmente al eje del álabe y opuesta a la aceleración, se aplica en el centro de masa del álabe;

Fuerzas de Coriolis de signo alterno F k aplicadas en el centro de masa de la pala.

La aparición de la fuerza de Coriolis se explica por la ley de conservación de la energía.

La energía de rotación depende del radio, si el radio ha disminuido, entonces parte de la energía se usa para aumentar la velocidad angular de rotación.

Por lo tanto, cuando la hoja se balancea hacia arriba, el radio r ц2 del centro de masa de la hoja y la velocidad circunferencial disminuyen, aparece la aceleración de Coriolis, que tiende a acelerar la rotación y, por lo tanto, la fuerza, la fuerza de Coriolis, que hace girar la hoja hacia adelante en relación a la bisagra vertical. Con una disminución en el ángulo de carrera, la aceleración de Coriolis y, por lo tanto, la fuerza, se dirigirán contra la rotación. La fuerza de Coriolis es directamente proporcional al peso de la pala, la velocidad de rotación de la HB, la velocidad angular de la carrera y el ángulo de carrera.

Las fuerzas anteriores forman momentos que deben equilibrarse en cada acimut del recorrido de la hoja.

. (12.15.)

Fig.12.13.. Equilibrio de la hoja con respecto a la bisagra vertical (VSH).

Ocurrencia de momentos en NV.

Durante el funcionamiento de la NV surgen los siguientes puntos:

El par M k, creado por las fuerzas de resistencia aerodinámica de las palas, está determinado por los parámetros de HB;

El momento reactivo M p se aplica a la caja de cambios principal ya través del marco de la caja de cambios en el fuselaje.;

El par de los motores transmitido a través de la caja de cambios principal al eje HB está determinado por el par de los motores.

El par de los motores se dirige a lo largo de la rotación del HB, y el reactivo y el par del HB se dirigen contra la rotación. El par motor está determinado por el consumo de combustible, el programa de control automático, las condiciones atmosféricas externas.

En modos de vuelo de estado estable M to = M p = - M dv.

El par HB a veces se identifica con el par reactivo HB o con el par motor, pero como se puede ver en lo anterior, la esencia física de estos momentos es diferente.

Zonas críticas de flujo alrededor de NV.

Con soplado oblicuo en NV, se forman las siguientes zonas críticas (Fig. 12.14.):

Zona de flujo inverso;

Zona de puestos;

Zona de crisis de olas;

Zona de rebobinado. En la región de azimut 270 0 en vuelo horizontal, se forma una zona en la que las secciones de tope de las palas vuelan no desde el frente, sino desde el borde de salida de la pala. La sección de la pala situada en esta zona no participa en la creación de la fuerza de elevación de la pala. Esta zona depende de la velocidad de vuelo, cuanto mayor sea la velocidad de vuelo, mayor será la zona de flujo inverso.

Zona de parada. En vuelo con un acimut de 270 0 - 300 0 en los extremos de las palas, debido al movimiento hacia abajo de la pala, los ángulos de ataque de la sección de la pala aumentan. Este efecto se potencia con un aumento en la velocidad del vuelo del helicóptero, porque. al mismo tiempo, aumentan la velocidad y la amplitud del movimiento de aleteo de las palas. Con un aumento significativo en el paso de HB o un aumento en la velocidad de vuelo, se produce una pérdida de flujo en esta zona (Fig. 12.14.) Debido a que las palas alcanzan ángulos de ataque supercríticos, lo que conduce a una disminución en la sustentación y un aumento en el arrastre de las palas situadas en esta zona. El empuje del rotor principal en este sector cae y con un gran exceso de velocidad de vuelo en el HB aparece un importante momento de escora.

Zona de crisis de olas. La resistencia de onda en la pala se produce en la región de azimut de 90 0 a alta velocidad de vuelo, cuando la velocidad del flujo alrededor de la pala alcanza la velocidad local del sonido, y se forman ondas de choque locales, lo que provoca un fuerte aumento en el coeficiente Сho debido a la aparición de resistencia de onda

C ho \u003d C xtr + C xv. (12.18.)

La resistencia de onda puede ser varias veces mayor que la resistencia de fricción, y dado que Las ondas de choque en cada pala aparecen cíclicamente y durante un corto período de tiempo, lo que provoca la vibración de la pala, que aumenta con el aumento de la velocidad de vuelo. Las áreas críticas de flujo alrededor del rotor principal reducen el área efectiva del rotor principal, y por ende el empuje del HB, empeoran las características aerodinámicas y operativas del helicóptero en su conjunto, por lo tanto, las limitaciones de velocidad de los vuelos en helicóptero están asociadas con los fenómenos considerados.

.Anillo de vórtice.

El modo de anillo de vórtice se produce a baja velocidad horizontal y alta velocidad vertical de descenso del helicóptero cuando los motores del helicóptero están funcionando.

Cuando el helicóptero desciende en este modo, a cierta distancia debajo del HB se forma una superficie a-a, donde la velocidad inductiva de retroceso se vuelve igual a la velocidad de descenso V y (Fig. 12.15). Al llegar a esta superficie, el flujo inductivo gira hacia el HB, es parcialmente captado por este y es arrojado nuevamente hacia abajo. Con un aumento en V y , la superficie a-a se aproxima a HB, y a una cierta velocidad crítica de descenso, casi todo el aire expulsado es nuevamente absorbido por el rotor principal, formando un toroide de vórtice alrededor del tornillo. Se establece el régimen de anillo de vórtice.

Figura 12.14. Zonas críticas de flujo alrededor de NV.

En este caso, el empuje total HB disminuye, la tasa de declinación vertical V y aumenta. La interfaz a-a se rompe periódicamente, los vórtices del toro cambian bruscamente la distribución de la carga aerodinámica y la naturaleza del movimiento de aleteo de las palas. Como resultado, el empuje del HB se vuelve pulsante, el helicóptero se sacude y se balancea, la eficiencia del control se deteriora, el indicador de velocidad y el variómetro dan lecturas inestables.

Cuanto menor es el ángulo de instalación de las palas y la velocidad de vuelo horizontal, mayor es la tasa de descenso vertical, más intenso se manifiesta el modo de anillo de vórtice. descenso a velocidades de vuelo de 40 km/h o menos.

Para evitar que el helicóptero entre en el modo “anillo de vórtice”, es necesario cumplir con los requisitos del Manual de Vuelo para limitar la velocidad vertical

Introducción

El diseño de helicópteros es un proceso complejo que se desarrolla con el tiempo, dividido en etapas y etapas de diseño interrelacionadas. La aeronave creada debe cumplir con los requisitos técnicos y cumplir con las características técnicas y económicas especificadas en la especificación de diseño. Los términos de referencia contienen la descripción inicial del helicóptero y sus características de desempeño, que aseguran una alta eficiencia económica y competitividad de la máquina diseñada, a saber: capacidad de carga, velocidad de vuelo, alcance, techo estático y dinámico, recurso, durabilidad y costo.

Los términos de referencia se especifican en la etapa de investigación previa al proyecto, durante la cual se lleva a cabo una búsqueda de patentes, análisis de soluciones técnicas existentes, investigación y desarrollo. La tarea principal de la investigación previa al diseño es la búsqueda y verificación experimental de nuevos principios de funcionamiento del objeto diseñado y sus elementos.

En la etapa de diseño preliminar, se selecciona un esquema aerodinámico, se forma la apariencia del helicóptero y se realiza el cálculo de los parámetros principales para garantizar el logro del rendimiento de vuelo especificado. Estos parámetros incluyen: la masa del helicóptero, la potencia del sistema de propulsión, las dimensiones de los rotores principal y de cola, la masa de combustible, la masa de instrumentación y equipo especial. Los resultados de los cálculos se utilizan en el desarrollo del esquema de diseño del helicóptero y la preparación del balance para determinar la posición del centro de masa.

El diseño de unidades y componentes individuales del helicóptero, teniendo en cuenta las soluciones técnicas seleccionadas, se lleva a cabo en la etapa de desarrollo de un proyecto técnico. Al mismo tiempo, los parámetros de las unidades diseñadas deben satisfacer los valores correspondientes al proyecto de diseño. Algunos de los parámetros se pueden refinar para optimizar el diseño. Durante el diseño técnico, se realizan cálculos de resistencia aerodinámica y cinemática de unidades, así como la elección de materiales estructurales y esquemas estructurales.

En la etapa de diseño detallado, los planos de trabajo y ensamblaje del helicóptero, las especificaciones, las listas de empaque y otra documentación técnica se preparan de acuerdo con los estándares aceptados.

Este artículo presenta una metodología para el cálculo de los parámetros de un helicóptero en la etapa de diseño preliminar, que se utiliza para completar un proyecto de curso en la disciplina "Diseño de helicópteros".

Cálculo del peso de despegue de un helicóptero de primera aproximación

donde es la masa de carga útil, kg;

Peso de la tripulación, kg.

rango de vuelo

Cálculo de los parámetros del rotor principal de un helicóptero

2.1 El radio R, m, del rotor principal de un helicóptero de un solo rotor se calcula mediante la fórmula:

donde está el peso de despegue del helicóptero, kg;

g - aceleración de caída libre igual a 9,81 m/s2;

p - carga específica en el área barrida por el rotor principal,

El valor de la carga específica p sobre el área barrida por la hélice se selecciona de acuerdo a las recomendaciones presentadas en el trabajo /1/: donde p=280

Tomamos el radio del rotor igual a R=7.9

La velocidad angular, s-1, de rotación del rotor principal está limitada por la velocidad circunferencial R de los extremos de las palas, que depende de la masa de despegue del helicóptero y asciende a R=232 m/s.

2.2 Densidades relativas del aire en techos estáticos y dinámicos

2.3 Cálculo de la velocidad económica cerca del suelo y en el techo dinámico

El área relativa de la placa dañina equivalente se determina:

Donde Se=2.5

El valor de la velocidad económica cerca del suelo Vz, km/h se calcula:

El valor de la velocidad económica sobre el techo dinámico Vdyn, km/h se calcula:

donde I \u003d 1.09 ... 1.10 es el coeficiente de inducción.

2.4 Los valores relativos de las velocidades máxima y económica de vuelo horizontal sobre el techo dinámico se calculan:

donde Vmax=250 km/h y Vdyn=182,298 km/h - velocidad de vuelo;

R=232 m/s - velocidad periférica de las palas.

El rotor principal genera la sustentación y el empuje para el movimiento de traslación del helicóptero. En esto se diferencia de un avión y un planeador, en los que la fuerza de sustentación cuando se mueve en el aire es creada por la superficie de apoyo, el ala, rígidamente conectada al fuselaje, y el empuje, por una hélice o un motor a reacción (Fig. . 6).

En principio, se puede comparar el vuelo de un avión y el de un helicóptero. En ambos casos, la fuerza de sustentación se crea debido a la interacción de dos cuerpos: el aire y una aeronave (avión o helicóptero).

De acuerdo con la ley de igualdad de acción y reacción, se sigue que con qué fuerza actúa el avión sobre el aire (peso o gravedad), con la misma fuerza actúa el aire sobre el avión (fuerza de sustentación).

Durante el vuelo de un avión, ocurre el siguiente fenómeno: un flujo de aire que se aproxima fluye alrededor del ala y se inclina hacia abajo detrás del ala. Pero el aire es un medio inseparable, bastante viscoso, y no solo la capa de aire ubicada en las inmediaciones de la superficie del ala, sino también sus capas vecinas participan en este corte. Así, cuando fluye alrededor de un ala, un volumen bastante significativo de aire se bisela hacia atrás cada segundo, aproximadamente igual al volumen de un cilindro, en el que la sección transversal es un círculo con un diámetro igual a la envergadura, y la longitud es el velocidad de vuelo por segundo. Esto no es más que un segundo flujo de aire involucrado en la creación de la fuerza de sustentación del ala (Fig. 7).

Arroz. 7. El volumen de aire involucrado en la creación de la fuerza de sustentación de la aeronave.

Se sabe por la mecánica teórica que el cambio en el momento por unidad de tiempo es igual a la fuerza que actúa:

donde R- fuerza de actuación;

como resultado de la interacción con el ala de la aeronave. En consecuencia, la fuerza de sustentación del ala será igual al segundo aumento en el impulso a lo largo de la vertical en el chorro de salida.

Y -velocidad de inclinación vertical detrás del ala en m/seg. De la misma manera, la fuerza aerodinámica total del rotor principal de un helicóptero se puede expresar en términos del flujo de aire por segundo y la velocidad de inclinación (la velocidad inducida de la corriente de aire saliente).

El rotor principal giratorio barre la superficie, que se puede imaginar como un portaaviones, similar al ala de un avión (Fig. 8). El aire que fluye a través de la superficie barrida por el rotor principal, como resultado de la interacción con las palas giratorias, es arrojado hacia abajo con velocidad inductiva. Y. En el caso de vuelo horizontal o inclinado, el aire fluye hacia la superficie barrido por el rotor principal en un cierto ángulo (soplado oblicuo). Al igual que un avión, el volumen de aire involucrado en la creación de la fuerza aerodinámica total del rotor principal se puede representar como un cilindro, en el que el área de la base es igual al área de superficie barrida por el rotor principal, y la longitud es igual a la velocidad de vuelo, expresada en m/seg.

Cuando el rotor principal está colocado o en vuelo vertical (soplado directo), la dirección del flujo de aire coincide con el eje del rotor principal. En este caso, el cilindro de aire se ubicará verticalmente (Fig. 8, b). La fuerza aerodinámica total del rotor principal se expresa como el producto de la masa de aire que fluye a través de la superficie barrida por el rotor principal en un segundo por la velocidad inductiva del chorro saliente:

velocidad inductiva del chorro saliente en m/seg. Es necesario hacer una reserva que en los casos considerados tanto para el ala de aeronave como para el rotor principal del helicóptero para la velocidad inducida Y la velocidad inductiva del chorro saliente se toma a cierta distancia de la superficie del portador. La velocidad inductiva del chorro de aire que se produce en la propia superficie de apoyo es el doble de pequeña.

Tal interpretación del origen de la fuerza de sustentación del ala o la fuerza aerodinámica total del rotor principal no es completamente precisa y es válida solo en el caso ideal. Sólo fundamentalmente correcta y explica claramente el significado físico del fenómeno. Aquí conviene señalar una circunstancia muy importante que se desprende del ejemplo analizado.

Si la fuerza aerodinámica total del rotor principal se expresa como el producto de la masa de aire que fluye a través de la superficie barrida por el rotor principal y la velocidad inductiva, y el volumen de esta masa es un cilindro cuya base es el área de superficie barrida por el rotor principal, y la longitud es la velocidad de vuelo, entonces está absolutamente claro que para crear un empuje de un valor constante (por ejemplo, igual al peso de un helicóptero) a una velocidad de vuelo más alta, y por lo tanto con un mayor volumen de aire expulsado, se requiere una menor velocidad inductiva y, en consecuencia, una menor potencia del motor.

Por el contrario, para mantener el helicóptero en el aire mientras “flota” en el lugar, se requiere más potencia que durante el vuelo a una cierta velocidad de avance, en la que hay un contraflujo de aire debido al movimiento del helicóptero.

En otras palabras, con el gasto de la misma potencia (por ejemplo, la potencia nominal del motor), en el caso de un vuelo inclinado a una velocidad suficientemente alta, se puede lograr un techo mayor que con un ascenso vertical, cuando el velocidad total de movimiento

hay menos helicópteros que en el primer caso. Por lo tanto, el helicóptero tiene dos techos: estático al ascender en vuelo vertical, y dinámica, cuando la altitud se gana en vuelo inclinado, y el techo dinámico es siempre más alto que el estático.

Hay mucho en común entre el funcionamiento del rotor principal de un helicóptero y la hélice de un avión, pero también hay diferencias fundamentales, que se discutirán más adelante.

Comparando su trabajo, se puede ver que la fuerza aerodinámica total y, por lo tanto, el empuje del rotor principal del helicóptero, que es un componente de la fuerza

Ren la dirección del eje del cubo, siempre más (5-8 veces) con la misma potencia del motor y el mismo peso de la aeronave debido al hecho de que el diámetro del rotor principal del helicóptero es varias veces mayor que el diámetro de la hélice de avión En este caso, la velocidad de expulsión de aire del rotor principal es menor que la velocidad de expulsión de la hélice.

La cantidad de empuje del rotor principal depende en gran medida de su diámetro.

Dy número de revoluciones. Si se duplica el diámetro de la hélice, su empuje aumentará aproximadamente 16 veces; si se duplica el número de revoluciones, el empuje aumentará aproximadamente 4 veces. Además, el empuje del rotor principal también depende de la densidad del aire ρ, el ángulo de las palas φ (paso del rotor principal),características geométricas y aerodinámicas de una determinada hélice, así como en el modo de vuelo. La influencia de los últimos cuatro factores suele expresarse en las fórmulas de empuje de la hélice a través del coeficiente de empuje en . .

Así, el empuje del rotor principal del helicóptero será proporcional a:

- coeficiente de empuje............. una r
Cabe señalar que el valor de empuje durante los vuelos cerca del suelo está influenciado por el llamado "colchón de aire", por lo que el helicóptero puede despegar y elevarse varios metros con un consumo de energía inferior al requerido para "flotar". ” a una altura de 10- 15 metro. La presencia de un “colchón de aire” se explica por el hecho de que el aire expulsado por la hélice golpea el suelo y se comprime un poco, es decir, aumenta su densidad. El efecto del “colchón de aire” es especialmente fuerte cuando la hélice opera cerca del suelo. Debido a la compresión del aire, el empuje del rotor principal en este caso, con el mismo consumo de energía, aumenta en un 30-
40%. Sin embargo, con la distancia desde el suelo, esta influencia disminuye rápidamente y, a una altitud de vuelo igual a la mitad del diámetro de la hélice, el "colchón de aire" aumenta el empuje en solo 15- 20%. La altura del “colchón de aire” es aproximadamente igual al diámetro del rotor principal. Además, el aumento de la tracción desaparece.
Para un cálculo aproximado del empuje del rotor principal en el modo de vuelo estacionario, se utiliza la siguiente fórmula:
coeficiente que caracteriza la calidad aerodinámica del rotor principal y la influencia del “colchón de aire”. En función de las características del rotor principal, el valor del coeficiente pero al flotar cerca del suelo, puede tener valores de 15 - 25.

El rotor principal de un helicóptero tiene una propiedad extremadamente importante: la capacidad de crear sustentación en el modo de autorrotación (autorotación) en caso de que se detenga el motor, lo que permite que el helicóptero realice un planeo seguro o un descenso y aterrizaje en paracaídas.

Un rotor principal giratorio mantiene el número requerido de revoluciones al planear o lanzarse en paracaídas, si sus palas se mueven a un ángulo de instalación pequeño

(l--5 0) 1 . Al mismo tiempo, se conserva la fuerza de sustentación, lo que asegura el descenso con una velocidad vertical constante (6-10 m/s), s su disminución posterior durante la alineación antes de aterrizar para l--1.5 m/seg.

Existe una diferencia significativa en el funcionamiento del rotor principal en el caso de un vuelo a motor, cuando la potencia del motor se transfiere a la hélice, y en el caso de un vuelo en modo autorrotación, cuando recibe energía para gire la hélice de la corriente de aire que se aproxima, hay una diferencia significativa.

En un vuelo a motor, el aire que se aproxima entra en el rotor principal desde arriba o desde arriba en ángulo. Cuando el tornillo está funcionando en el modo de autorrotación, el aire entra en el plano de rotación desde abajo o en ángulo desde abajo (Fig. 9). El bisel de flujo detrás del rotor en ambos casos estará dirigido hacia abajo, ya que la velocidad inducida, de acuerdo con el teorema del momento, estará dirigida directamente opuesta al empuje, es decir, aproximadamente hacia abajo a lo largo del eje del rotor.

Aquí estamos hablando del ángulo de instalación efectivo, en contraste con el constructivo.

Introducción

1. Cálculo del peso de despegue de un helicóptero de primera aproximación

- masa de carga útil, kg; - masa de la tripulación, kg. -rango de vuelo

kg.

2. Cálculo de los parámetros del rotor principal de un helicóptero

2.1Radio R, m, el rotor principal de un helicóptero de un solo rotor se calcula mediante la fórmula:

, - peso de despegue del helicóptero, kg;

gramo- aceleración de caída libre igual a 9,81 m/s 2 ;

pags- carga específica sobre el área barrida por el rotor principal,

pags =3,14.

Valor de carga específico pags para el área barrida por el tornillo se selecciona de acuerdo a las recomendaciones presentadas en el trabajo /1/: donde pags = 280

metro.

Aceptamos el radio del rotor principal igual a R = 7.9

Velocidad angular w, s -1 , la rotación del rotor principal está limitada por la velocidad circunferencial w R los extremos de las palas, que depende del peso de despegue

helicóptero y hecho w R = 232 m/s

con -1 .

rpm

2.2 Densidades relativas del aire en techos estáticos y dinámicos

2.3 Cálculo de la velocidad económica cerca del suelo y en el techo dinámico

El área relativa se determina

placa nociva equivalente: , donde S Oh = 2.5

El valor de la velocidad económica cerca del suelo se calcula V h, kilómetros por hora:

donde I

kilómetros por hora

Se calcula el valor de la velocidad económica sobre el techo dinámico V estruendo, kilómetros por hora:

donde I\u003d 1.09 ... 1.10 - coeficiente de inducción.

kilómetros por hora

2.4 Los valores relativos de las velocidades máxima y económica sobre el techo dinámico de vuelo horizontal se calculan:

donde Vmax=250 km/h y V estruendo\u003d 182.298 km / h - velocidad de vuelo;

w R=232 m/s - velocidad periférica de las palas.

2.5 Cálculo de las relaciones permisibles del coeficiente de empuje al llenado del rotor principal para la velocidad máxima cerca del suelo y para la velocidad económica en el techo dinámico:

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