Dizayn bo'yicha kurs ishi. Parvonalarni hisoblash Pervanelning ko'tarish kuchi kg

ROTOR FIZIKASI

Ajoyib mashina - vertolyot! Uning ajoyib fazilatlari uni minglab holatlarda ajralmas qiladi. Faqat vertolyot vertikal ravishda ko'tarilishi va qo'nishi, havoda harakatsiz osilishi, yon tomonga harakatlanishi va hatto dumi birinchi bo'lishi mumkin.

Bunday ajoyib imkoniyatlar qayerdan keladi? Uning parvozi fizikasi nimadan iborat7 Keling, bu savollarga qisqacha javob berishga harakat qilaylik.

Vertolyotning rotori liftni yaratadi. Parvona pichoqlari bir xil pervaneldir. Ufqqa ma'lum bir burchak ostida o'rnatilgan bo'lib, ular kiruvchi havo oqimida qanot kabi harakat qiladilar: pichoqlarning pastki tekisligi ostida bosim paydo bo'ladi va uning ustida vakuum paydo bo'ladi. Bu farq qanchalik katta bo'lsa, ko'tarilish qanchalik katta. Ko'tarish kuchi vertolyotning og'irligidan oshib ketganda, u havoga ko'tariladi, ammo buning aksi bo'lsa, vertolyot pastga tushadi.

Agar samolyot qanotida ko'tarish kuchi faqat samolyot harakatlanayotganda paydo bo'lsa, u holda vertolyotning "qanotida" vertolyot harakatsiz turganda ham paydo bo'ladi: "qanot" harakatlanmoqda. Bu asosiy narsa.

Ammo vertolyot balandlikka erishdi. Endi u oldinga uchishi kerak. Buni qanday qilish kerak? Vint faqat yuqoriga surish hosil qiladi! Keling, hozir kokpitga qaraylik. U boshqaruv tayoqchasini undan uzoqlashtirdi. Vertolyot burnini biroz egib, oldinga uchib ketdi. Nega?

Boshqaruv tugmasi aqlli qurilma - uzatish mashinasiga ulangan. Vertolyotni boshqarish uchun nihoyatda qulay boʻlgan bu mexanizm talabalik yillarida akademik B. N. Yuryev tomonidan ixtiro qilingan. Uning dizayni juda murakkab, ammo uning maqsadi uchuvchiga pichoqlar burchagini ufqqa o'z xohishiga ko'ra o'zgartirish imkonini berishdir.

Vertolyotning gorizontal parvozi vaqtida uning pichoqlaridagi bosim atrofdagi havoga nisbatan har xil tezlikda harakatlanishini tushunish qiyin emas. Oldinga ketadigan pichoq havo oqimiga qarab harakat qiladi va orqaga burilgan pichoq oqim bo'ylab harakatlanadi. Shuning uchun, pichoqning tezligi va u bilan birga ko'tarish kuchi, pichoq oldinga harakat qilganda yuqori bo'ladi. Pervanel vertolyotni yon tomonga burishga moyil bo'ladi.

Bunga yo'l qo'ymaslik uchun nonstrunterlar pichoqlarni o'qga harakatlanuvchi tarzda, menteşalarda bog'ladilar. Keyin oldinga pichoq ko'tarilib, ko'proq ko'taruvchi kuch bilan aylana boshladi. Ammo bu harakat endi vertolyotga o'tkazilmadi, u xotirjam uchdi. Pichoqning tebranish harakati tufayli uning ko'tarish kuchi butun inqilob davomida doimiy bo'lib qoldi.

Biroq, bu oldinga siljish muammosini hal qilmadi. Axir, siz pervanelning surish yo'nalishini o'zgartirishingiz va vertolyotni gorizontal harakatlanishga majbur qilishingiz kerak. Bu chayqalish paneli orqali amalga oshirildi. Har bir pervanel qanotining burchagini doimiy ravishda o'zgartiradi, shunda eng katta ko'tarilish taxminan uning aylanish orqa qismida sodir bo'ladi. Natijada asosiy rotorning surish kuchi egilib, vertolyot ham egilib, oldinga siljiy boshlaydi.

Bunday ishonchli va qulay vertolyotni boshqarish moslamasini yaratish uchun uzoq vaqt kerak bo‘ldi. Parvoz yo'nalishini boshqarish moslamasi darhol paydo bo'lmadi.

Siz, albatta, bilasizki, vertolyotda rul yo'q. Ha, bu rotorli kemaga kerak emas. Uning o'rniga quyruqga o'rnatilgan kichik pervane o'rnatiladi. Agar uchuvchi uni o‘chirmoqchi bo‘lsa, vertolyot o‘z-o‘zidan aylanadi. Ha, u asosiy rotorning aylanishiga qarama-qarshi yo'nalishda tezroq va tezroq aylana boshlashi uchun aylandi. Bu asosiy rotor aylanganda paydo bo'ladigan reaktiv momentning natijasidir. Quyruq rotori vertolyotning dumini reaksiya momenti ta'sirida burilishiga yo'l qo'ymaydi va uni muvozanatlashtiradi. Va agar kerak bo'lsa, uchuvchi quyruq rotorining kuchini oshiradi yoki kamaytiradi. Keyin vertolyot to'g'ri tomonga buriladi.

Ba'zan ular bir-biriga qarab aylanib, vertolyotlarga ikkita asosiy rotorni o'rnatib, umuman quyruq rotorisiz ishlaydi. Bu holatda reaktiv momentlar, albatta, yo'q qilinadi.

"Havoning barcha er usti transporti" va tinimsiz ishchi - vertolyot shunday uchadi.

Umumiy holat.

Vertolyotning asosiy rotori (HV) ko'taruvchi, harakatlantiruvchi (qo'zg'atuvchi) kuch va boshqaruv momentlarini yaratish uchun mo'ljallangan.

Asosiy rotor markazdan va pichoqlardan iborat bo'lib, ular menteşalar yoki elastik elementlar yordamida markazga biriktiriladi.

Asosiy rotor pichoqlari, markazda uchta ilgak (gorizontal, vertikal va eksenel) mavjudligi sababli parvozda murakkab harakatni amalga oshiradi: - HB o'qi atrofida aylanish, kosmosda vertolyot bilan harakat qilish, burchak holatini o'zgartirish, burilish ko'rsatilgan menteşalarda, shuning uchun pichoq rotorining aerodinamikasi samolyot qanotining aerodinamikasidan ancha murakkab.

NV atrofidagi oqimning tabiati parvoz rejimlariga bog'liq.

Asosiy rotorning (RO) asosiy geometrik parametrlari.

NV ning asosiy parametrlari diametri, supurilgan maydoni, pichoqlar soni, to'ldirish koeffitsienti, gorizontal va vertikal ilmoqlar oralig'i, supurilgan maydonga solishtirma yukdir.

Diametri D - NV joyida ishlaganda pichoqlarning uchlari harakatlanadigan doira diametri. Zamonaviy vertolyotlarning diametri 14-35 m.

Supurish maydoni Fom - bu NV pichoqlarining uchlari joyida ishlaganda tasvirlaydigan doiraning maydoni.

To'ldirish omili s ga teng:

s = (Z l F l) / F ohm (12.1);

bu erda Z l - pichoqlar soni;

F l - pichoq maydoni;

F ohm - NVning tozalangan maydoni.

Supurilgan maydonni pichoqlar bilan to'ldirish darajasini tavsiflaydi, s=0,04¸0,12 oralig'ida o'zgaradi.

To'ldirish koeffitsienti oshgani sayin, yuk ko'taruvchi yuzalarning haqiqiy maydonining oshishi tufayli NV surish ma'lum bir qiymatga oshadi, keyin esa tushadi. Surishning pasayishi, oqim burchagi va oldingi pichoqdan uyg'onish girdobining ta'siri tufayli yuzaga keladi. s ortishi bilan, pichoqlarning tortishish kuchayishi tufayli NV ga beriladigan quvvatni oshirish kerak. s ortib borishi bilan ma'lum bir kuchni olish uchun zarur bo'lgan qadam kamayadi, bu NVni to'xtash rejimlaridan uzoqlashtiradi. To'xtash rejimlarining xususiyatlari va ularning paydo bo'lish sabablari bundan keyin ko'rib chiqiladi.

Gorizontal l g va vertikal l v ilgaklarning oralig'i menteşe o'qidan HB aylanish o'qiga qadar bo'lgan masofadir. Nisbiy jihatdan ko'rib chiqish mumkin (12.2.)

ichida joylashgan. Qo'shimchalar oralig'ining mavjudligi uzunlamasına-ko'ndalang nazoratning samaradorligini oshiradi.

vertolyot og'irligining tozalangan portlovchi moddalar maydoniga nisbati sifatida aniqlanadi.

(12.3.)

NV ning asosiy kinematik parametrlari.

NV ning asosiy kinematik parametrlariga aylanish chastotasi yoki burchak tezligi, NV ning hujum burchagi va umumiy yoki tsiklik qadamning burchaklari kiradi.

Aylanish tezligi n s - soniyada NV aylanishlar soni; NV aylanishning burchak tezligi - uning periferik tezligini w R aniqlaydi.

Zamonaviy vertolyotlarda w R qiymati 180¸220 m/sek.

Hujum burchagi NV (A) erkin oqim tezligi vektori va c o'rtasida o'lchanadi
Guruch. 12.1 Rotorning hujum burchaklari va uning ishlash rejimlari.

NV ning aylanish tekisligi (12.1-rasm). Agar havo oqimi pastdan havo oqimiga yaqinlashsa, A burchagi ijobiy hisoblanadi. Gorizontal uchish va ko'tarilish rejimlarida A manfiy, tushishda A musbat.NV ning ikkita ish rejimi mavjud - eksenel oqim rejimi, A = ±90 0 (suzuvchi, vertikal ko'tarilish yoki tushish) va qiya puflash rejimi, qachon A¹± 90 0 .

Kollektiv pitch burchagi 0,7R radiusdagi kesimdagi barcha NV pichoqlarini o'rnatish burchagi.

NV ning tsiklik qadamining burchagi NV ning ishlash rejimiga bog'liq, bu masala NV ning qiya zarbasini tahlil qilishda batafsil ko'rib chiqiladi.

NV pichog'ining asosiy parametrlari.

Pichoqning asosiy geometrik parametrlariga radius, akkord, o'rnatish burchagi, kesma profil shakli, geometrik burma va pichoqning planformasi kiradi.

Pichoqning joriy kesma radiusi r uning NV ning aylanish o'qidan masofasini aniqlaydi. Nisbiy radius aniqlanadi

(12.4);

Profil akkordi– kesma profilining eng uzoq nuqtalarini bog‘lovchi to‘g‘ri chiziq, b bilan belgilanadi (12.2-rasm).

Guruch. 12.2. Pichoq profili parametrlari. Pichoq burchagi j - pichoq kesimining akkordi va HB ning aylanish tekisligi orasidagi burchak.

O'rnatish burchagi j ga `r=0,7 ga, boshqaruv elementlarining neytral holati va chayqalish harakatining yo'qligi butun pichoqni o'rnatish burchagi va NVning umumiy qadami deb hisoblanadi.

Pichoqning ko'ndalang kesimi profili pichoqning bo'ylama o'qiga perpendikulyar tekislikka ega bo'lgan kesma shakli bo'lib, maksimal qalinligi, nisbiy qalinligi bilan tavsiflanadi. konkavlik f va egrilik . Qoida tariqasida, rotorlarda bikonveks, engil egrilik bilan assimetrik profillar qo'llaniladi.

Geometrik burilish pichoqning uchigacha bo'lgan qismlarning burchaklarini qisqartirish orqali ishlab chiqariladi va pichoqning aerodinamik xususiyatlarini yaxshilashga xizmat qiladi.Vertolyot pichoqlari rejada to'rtburchaklar shaklga ega, bu aerodinamik ma'noda optimal emas, lekin texnologiya nuqtai nazaridan oddiyroq.

Pichoqning kinematik parametrlari azimut holati, burilish, burilish va hujum burchagi burchaklari bilan belgilanadi.

Azimut burchagi y ma'lum bir vaqtda pichoqning bo'ylama o'qi va pichoqning nol holatining bo'ylama o'qi orasidagi NV ning aylanish yo'nalishi bilan belgilanadi. Gorizontal parvozdagi nol pozitsiya chizig'i deyarli vertolyot dumining uzunlamasına o'qiga to'g'ri keladi.

Burilish burchagi b aylanish tekisligiga nisbatan gorizontal menteşedagi pichoqning burchak harakatini aniqlaydi. Pichoq yuqoriga burilsa, bu ijobiy hisoblanadi.

Burilish burchagi x aylanish tekisligidagi vertikal menteşedagi pichoqning burchak harakatini tavsiflaydi (12-rasm). Pichoq aylanish yo'nalishiga qarshi burilsa, u ijobiy hisoblanadi.

Pichoq elementining hujum burchagi a elementning akkordi va kelayotgan oqim orasidagi burchak bilan aniqlanadi.

Pichoqni tortish.

Pichoqning frontal tortilishi - bu markazning aylanish tekisligida harakat qiluvchi va pervanelning aylanishiga qarshi qaratilgan aerodinamik kuch.

Pichoqning old qarshiligi profil, induktiv va to'lqin qarshiligidan iborat.

Profilning tortilishi ikki sababdan kelib chiqadi: pichoq oldidagi va orqasidagi bosimning farqi (bosimning qarshiligi) va chegara qatlamidagi zarrachalarning ishqalanishi (ishqalanish qarshiligi).

Bosim qarshiligi pichoq profilining shakliga bog'liq, ya'ni. profilning nisbiy qalinligi () va nisbiy egriligi () bo'yicha. Qarshilik qanchalik ko'p va kattaroq bo'lsa. Bosimning qarshiligi ish sharoitida hujum burchagiga bog'liq emas, lekin kritik a da ortadi.

Ishqalanish qarshiligi pervanelning aylanish tezligiga va pichoqlar sirtining holatiga bog'liq. Induktiv tortishish - oqimning siljishi tufayli haqiqiy ko'taruvchining qiyaligidan kelib chiqadigan qarshilik. Pichoqning induksiyalangan tortishish kuchi a hujum burchagiga bog'liq va uning ortishi bilan ortadi. Parvoz tezligi dizayn tezligidan oshib ketganda va pichoqda zarba to'lqinlari paydo bo'lganda, oldinga siljish pichog'ida to'lqinning tortilishi sodir bo'ladi.

Drag, tortish kabi, havo zichligiga bog'liq.

Rotor kuchini hosil qilishning impuls nazariyasi.

Impuls nazariyasining jismoniy mohiyati quyidagicha. Ishlaydigan ideal pervanel havoni rad etib, uning zarralariga ma'lum tezlikni beradi. Vintning oldida assimilyatsiya zonasi hosil bo'ladi, vintning orqasida ejeksiyon zonasi hosil bo'ladi va vint orqali havo oqimi o'rnatiladi. Buning asosiy parametrlari havo oqimi: pervanelning aylanish tekisligida induksiyalangan tezlik va havo bosimi ortishi.

Eksenel oqim rejimida havo har tomondan NVga yaqinlashadi va pervanelning orqasida toraygan havo oqimi hosil bo'ladi. Shaklda. 12.4. NV vtulkasida markazda uchta xarakterli bo'limga ega bo'lgan juda katta shar tasvirlangan: 0-qism, vintning oldida, vintning aylanish tekisligida joylashgan, oqim tezligi V 1 (so'rish tezligi) bilan 1-qism va oqim tezligi V 2 (otish tezligi) bilan 2-qism.

Havo oqimi HB tomonidan T kuchi bilan orqaga tashlanadi, lekin havo ham xuddi shu kuch bilan pervaneni bosadi. Bu kuch asosiy rotorning surish kuchi bo'ladi. Kuch tana massasi vaqtlarining mahsulotiga teng
Guruch. 12.3. Harakat yaratishning impuls nazariyasini tushuntirishga.

tananing ushbu kuch ta'sirida olgan tezlashuvi. Shuning uchun, NV surish teng bo'ladi

(12.5.)

bu erda m s - havo maydonidan o'tadigan ikkinchi havo massasi

(12.6.)

havo zichligi qayerda;

F - vint bilan supurilgan maydon;

V 1 - induktiv oqim tezligi (emish tezligi);

a - oqimdagi tezlanish.

Formula (12.5.) boshqa shaklda taqdim etilishi mumkin

(12.7.)

chunki ideal parvona nazariyasiga ko'ra, havo parvona tomonidan V ni chiqarish tezligi NV ning aylanish tekisligida V 1 so'rish tezligidan ikki baravar yuqori.

(12.8.)

Induktiv tezlikning deyarli ikki barobar ortishi NV radiusiga teng masofada sodir bo'ladi. Mi-8 vertolyotlari uchun V 1 assimilyatsiya tezligi 12 m/s, Mi-2 uchun - 10 m/s.

Xulosa: Asosiy rotorning surish kuchi havo zichligiga, havo puflagichining supurilgan maydoniga va induktiv tezlikka (havo puflagichining aylanish tezligi) mutanosibdir.

Buzilmagan havo muhitida atmosfera bosimiga nisbatan 1-2 qismdagi bosimning pasayishi induktiv tezlikning uchta tezlik bosimiga teng.

(12.9.)

bu NV orqasida joylashgan vertolyot konstruktiv elementlarining qarshiligining oshishiga olib keladi.

Pichoq elementlari nazariyasi.

Pichoq elementlari nazariyasining mohiyati quyidagicha. Pichoq elementining har bir kichik qismi atrofidagi oqim hisobga olinadi va pichoqqa ta'sir qiluvchi elementar aerodinamik kuchlar d e va dx e aniqlanadi. Pichoqning ko'taruvchi kuchi U l va pichoqning qarshiligi X l pichoqning butun uzunligi bo'ylab uning dumba qismidan (r k) uchi qismiga (R) ta'sir qiluvchi quyidagi elementar kuchlarni qo'shilishi natijasida aniqlanadi. ):

Rotorga ta'sir qiluvchi aerodinamik kuchlar barcha pichoqlarga ta'sir qiluvchi kuchlarning yig'indisi sifatida aniqlanadi.

Rotorning asosiy kuchini aniqlash uchun qanotni ko'tarish formulasiga o'xshash formuladan foydalaniladi.

(12.10.)

Pichoq elementlari nazariyasiga ko'ra, asosiy rotor tomonidan ishlab chiqilgan tortish kuchi surish koeffitsientiga, pichoqning supurilgan maydoniga, havo zichligiga va pichoqlar uchi tezligining kvadratiga mutanosibdir.

Impuls nazariyasi va pichoq elementi nazariyasidan olingan xulosalar bir-birini to'ldiradi.

Ushbu xulosalarga asoslanib, eksenel oqim rejimida NV ning tortish kuchi havo zichligiga (haroratga), pichoqlarni o'rnatish burchagiga (NV ning qadami) va asosiy rotorning aylanish tezligiga bog'liq bo'ladi.

NV ish rejimlari.

Asosiy rotorning ish rejimi NV ning havo oqimidagi holati bilan belgilanadi (12.1-rasm) Bunga qarab ikkita asosiy ish rejimi aniqlanadi: eksenel va qiya oqim rejimi. Eksenel oqim rejimi yaqinlashib kelayotgan buzilmagan oqim NV vtulka o'qiga parallel ravishda harakatlanishi bilan tavsiflanadi (NV vtulkaning aylanish tekisligiga perpendikulyar). Ushbu rejimda asosiy rotor vertikal parvoz rejimlarida ishlaydi: vertolyotning suzib yurishi, vertikal ko'tarilishi va tushishi. Ushbu rejimning asosiy xususiyati shundaki, pervaneldagi oqimga nisbatan pichoqning holati o'zgarmaydi, shuning uchun pichoq azimutda harakat qilganda aerodinamik kuchlar o'zgarmaydi. Oblik oqim rejimi havo oqimining NV ga o'z o'qiga burchak ostida yaqinlashishi bilan tavsiflanadi (12.4-rasm). Havo pervanaga V tezlikda yaqinlashadi va induktiv assimilyatsiya tezligi Vi tufayli pastga buriladi. NV orqali hosil bo'lgan oqim tezligi buzilmagan oqim tezligi va induktiv tezlikning vektor yig'indisiga teng bo'ladi.

V1 = V + Vi (12.11.)

Natijada, havo olish orqali oqib o'tadigan ikkinchi havo oqimi tezligi va natijada, parvoz tezligi oshishi bilan ortib borayotgan rotorning tortishish kuchi ortadi. Amalda, 40 km / s dan yuqori tezlikda NV surishning ortishi kuzatiladi.

Guruch. 12.4. Oblik puflash rejimida asosiy rotorning ishlashi.

Egri zarba. Havo elementining aylanish tekisligida pichoq elementi atrofidagi oqimning samarali tezligi va uning havo elementining supurilgan yuzasi bo'ylab o'zgarishi.

Eksenel oqim rejimida pichoqning har bir elementi tezligi elementning aylana tezligiga teng bo'lgan oqimda bo'ladi. , bu erda - berilgan pichoq elementining radiusi (12.6-rasm).

Hujum burchagi HB nolga teng bo'lmagan (A=0) qiyshiq oqim rejimida oqimning pichoq elementi atrofidan oqib o'tadigan W tezligi u elementning periferik tezligiga, V1 parvoz tezligiga va uchish tezligiga bog'liq. azimut burchagi.

W = u +V1 sinps (12.12.)

bular. doimiy parvoz tezligida va pervanelning doimiy aylanish tezligida (ōr = const.), pichoq atrofidagi samarali oqim tezligi azimut burchagiga qarab o'zgaradi.

12.5-rasm. Portlovchining aylanish tekisligida pichoq atrofidagi oqim tezligining o'zgarishi.

Havo kuchlarining supurilgan yuzasi bo'ylab samarali oqim tezligining o'zgarishi.

Shaklda. 12.6. periferik tezlik va parvoz tezligining qo'shilishi natijasida pichoq elementiga ta'sir qiladigan oqimning tezlik vektorlarini ko'rsatadi. Diagramma shuni ko'rsatadiki, samarali oqim tezligi pichoq bo'ylab ham, azimutda ham o'zgaradi. Periferik tezlik pervanel uyasi o'qida noldan pichoqlar uchlarida maksimal darajaga ko'tariladi. 90 o azimutda pichoq elementlarining tezligi teng , 270 o azimutda hosil bo'lgan tezlik , diametri d bo'lgan maydonda pichoqning ko't qismida, oqim oqim finining yonidan keladi, ya'ni. teskari oqim zonasi, surish hosil qilishda ishtirok etmaydigan zona hosil bo'ladi.

NV radiusi qanchalik katta bo'lsa va doimiy NV aylanish tezligida parvoz tezligi qanchalik baland bo'lsa, teskari oqim zonasining diametri qanchalik katta bo'ladi.

y=0 va y=180 0 azimutlarda pichoq elementlarining natijaviy tezligi ga teng.

12.6-rasm. Portlovchi moddaning tozalangan yuzasida samarali oqim tezligining o'zgarishi.

Egri zarba. Pichoq elementining aerodinamik kuchlari.

Pichoq elementi oqimda bo'lganda, pichoq elementining umumiy aerodinamik kuchi paydo bo'ladi, bu tezlik koordinata tizimida ko'tarish kuchi va tortish kuchiga parchalanishi mumkin.

Elementar aerodinamik kuchning kattaligi quyidagi formula bilan aniqlanadi:

Rr = CR(rW²r/2)Sr (12.13.)

Elementar surish kuchlari va aylanish qarshilik kuchlarini umumlashtirib, butun pichoqning surish kuchi va aylanish qarshiligining kattaligini aniqlash mumkin.

Pichoqning aerodinamik kuchlarini qo'llash nuqtasi umumiy aerodinamik kuchning pichoq akkordi bilan kesishgan joyida joylashgan bosim markazidir.

Aerodinamik kuchning kattaligi pichoq elementining hujum burchagi bilan belgilanadi, bu pichoq elementining akkordi va kelayotgan oqim orasidagi burchakdir (12.7-rasm).

Pichoq elementining o'rnatish burchagi ph - rotorning strukturaviy tekisligi (KPV) va pichoq elementining akkordi o'rtasidagi burchak.

Kirish burchagi tezliklar va .(12.7-rasm) orasidagi burchakdir.

12.7-rasm.Qiyb puflashda pichoq elementining aerodinamik kuchlari.

Pichoqlar qattiq mahkamlanganda ag'darish momentining paydo bo'lishi. Surish kuchlari pichoqning barcha elementlari tomonidan yaratilgan, lekin eng katta elementar kuchlar Tl pichoq radiusining ¾ qismida joylashgan elementlar uchun bo'ladi; pichoqning surish atrofidagi qiyshiq oqim rejimida hosil bo'lgan Tl ning kattaligi azimut. ps = 90 da maksimal, ps = 270 da minimal. Elementar surish kuchlarining bunday taqsimoti va natijaviy kuchning joylashuvi pichoq M egilishining ildizida katta o'zgaruvchan egilish momentining shakllanishiga olib keladi.

Bu moment pichoqni biriktirish joyida katta yuk hosil qiladi, bu uning yo'q qilinishiga olib kelishi mumkin. T l1 va T l2 surishlarining tengsizligi natijasida vertolyotning ag'darish momenti paydo bo'ladi,

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

bu vertolyotning parvoz tezligini oshirish bilan ortadi.

Qattiq o'rnatilgan pichoqli pervanel quyidagi kamchiliklarga ega (12.8-rasm):

Egri oqim rejimida ag'darish momentining mavjudligi;

Pichoqni biriktirish joyida katta bükme momentining mavjudligi;

Pichoqning surish momentini azimutda o'zgartirish.

Ushbu kamchiliklar pichoqni gorizontal menteşalar yordamida markazga ulash orqali yo'q qilinadi.

12.8-rasm Pichoqlar qattiq mahkamlanganda ag'darilish momentining paydo bo'lishi.

Pichoqning turli azimutal pozitsiyalarida surish momentini tekislash.

Gorizontal ilgak mavjud bo'lganda, pichoqning surish kuchi bu ilgakka nisbatan bir momentni hosil qiladi, bu pichoqni aylantiradi (12. 9-rasm). Bosish momenti T l1 (T l2) pichoqning bu ilgakka nisbatan aylanishiga olib keladi.

yoki (12.15.)

shuning uchun moment vtulkaga uzatilmaydi, ya'ni. Vertolyotning ag'darilgan momenti yo'q qilinadi. Bukilish momenti Muzg. pichoqning ildizida nolga teng bo'ladi, uning ildiz qismi tushiriladi, pichoqning egilishi kamayadi, buning natijasida charchoq kuchlanishlari kamayadi. Azimut surilishining o'zgarishi natijasida yuzaga keladigan tebranishlar kamayadi. Shunday qilib, gorizontal menteşe (HS) quyidagi funktsiyalarni bajaradi:

Egri zarba rejimida ag'darish momentini yo'q qiladi;

Pichoqning ildiz qismini M burmasidan tushiradi;

Rotorni boshqarishni soddalashtirish;

Vertolyotning statik barqarorligini yaxshilaydi;

Azimutda pichoqni surishning o'zgarishi miqdorini kamaytiring.

Pichoqdagi charchoq stressini kamaytiradi va azimut surishining o'zgarishi tufayli uning tebranishini kamaytiradi;

Qopqoqlash tufayli pichoq elementining hujum burchaklarini o'zgartirish.

Pichoq 0 dan 90 o gacha azimutda qiya zarba rejimida harakat qilganda, pichoq atrofidagi oqim tezligi gorizontal parvoz tezligining tarkibiy qismi tufayli doimiy ravishda oshadi (NV hujumining past burchaklarida. ) (12-rasm. 10.)

bular. . (12.16.)

Shunga ko'ra, pichoqning surish kuchi ortadi, bu kelayotgan oqim tezligining kvadratiga proportsionaldir va bu pichoqning gorizontal menteşeye nisbatan surish momenti. Pichoq yuqoriga qarab egiladi
Fig.12.9 Pichoqning turli azimutal pozitsiyalarida surish momentini tekislash.

Pichoqning ko'ndalang kesimi qo'shimcha ravishda yuqoridan puflanadi (12.10-rasm) va bu hujumning haqiqiy burchaklarining pasayishiga va pichoqning ko'tarilish kuchining pasayishiga olib keladi, bu esa chayqalishning aerodinamik kompensatsiyasiga olib keladi. ps 90 dan ps 180 gacha harakatlanayotganda pichoqlar atrofidagi oqim tezligi pasayadi va hujum burchaklari ortadi. Azimutda ps = 180 o va ps = 0 o da pichoq atrofidagi oqim tezligi bir xil va ōr ga teng.

ps = 270 o azimutga qarab pichoq oqim tezligining pasayishi va Tl ning pasayishi tufayli tusha boshlaydi, pichoqlar qo'shimcha ravishda pastdan puflanadi, bu esa pichoq elementining hujum burchaklarining oshishiga olib keladi va shuning uchun a. ko'tarishning ma'lum o'sishi.

ps = 270 da, pichoq atrofidagi oqim tezligi minimal, pichoqning Vy pastga tebranishi maksimal va pichoqlar uchlaridagi hujum burchaklari kritikga yaqin. Har xil azimutlarda pichoq atrofidagi oqim tezligining farqi tufayli ps = 270 o da hujum burchaklari ps = 90 o da kamayganidan bir necha barobar ko'p ortadi. Shuning uchun, vertolyotning parvoz tezligining oshishi bilan, azimut mintaqasida ps = 270 o, hujum burchaklari kritik qiymatlardan oshib ketishi mumkin, bu esa pichoq elementlaridan oqimning ajralishiga olib keladi.

Qiyma oqim NV diskining old qismidagi pichoqlarning 180 0 azimut mintaqasidagi 0 0 azimut mintaqasidagi diskning orqa qismiga qaraganda sezilarli darajada kattaroq bo'lishiga olib keladi. Diskning bu egilishi HB konusining obstruktsiyasi deb ataladi. Pichoqning azimut burilish burchaklarini erkin havo oqimida o'zgartirish, burilish regulyatori bo'lmaganda, quyidagicha o'zgaradi:

azimut 0 dan 90 0 gacha:

Pichoq atrofida hosil bo'lgan oqim tezligi oshadi, ko'tarish kuchi va uning momenti ortadi;

Burilish burchagi b va vertikal tezlik V y ortadi;

azimut 90 0:

Yuqoriga aylanish tezligi V y maksimal;

azimut 90 0 – 180 0:

Pichoqni ko'tarish kuchi, natijada paydo bo'lgan oqim tezligining pasayishi tufayli kamayadi;

Tepaga tebranish tezligi V y kamayadi, lekin pichoqning burilish burchagi ortib boraveradi.

azimut 200 0 – 210 0:

Vertikal chayqalish tezligi nolga teng V y = 0, pichoqning burilish burchagi b maksimal, pichoq, ko'tarilishning pasayishi natijasida pastga tushadi;

azimut 270 0:

Pichoq atrofidagi oqim tezligi minimal, ko'tarish kuchi va uning momenti kamayadi;

Pastga burilish tezligi V y – maksimal;

Burilish burchagi b kamayadi.

azimut 20 0 - 30 0:

Pichoq atrofidagi oqim tezligi oshib keta boshlaydi;

V u = 0, pastga burilish burchagi maksimal.

Shunday qilib, qiya zarba bilan o'ng aylanishning erkin havo puflagichida konus yana chapga tushadi. Parvoz tezligi oshishi bilan konusning qulashi kuchayadi.

12.10-rasm. Qopqoqlash tufayli pichoq elementining hujum burchaklarini o'zgartirish.

Burilish regulyatori (RF). Qopqoqlik harakati pichoq tuzilishidagi dinamik yuklarning oshishiga va rotor diskidagi pichoqlarning hujum burchaklarining noqulay o'zgarishiga olib keladi. Belanchakning amplitudasini kamaytirish va NV konusining tabiiy moyilligini chapdan o'ngga o'zgartirish belanchak regulyatori tomonidan amalga oshiriladi. Burilish regulyatori (12.11-rasm) eksenel menteşe va aylanuvchi chayqalish plitasi halqasi o'rtasidagi kinematik aloqa bo'lib, u pichoqni o'rnatish burchaklarining j kamayishini ta'minlaydi j strok burchagi b va aksincha, pichoqning ortishi. zarba burchagi ortishi bilan o'rnatish burchagi. Bu bog'lanish novdaning biriktirilish nuqtasini gorizontal menteşe o'qidan eksenel menteşe qo'liga (A nuqta) (12.12-rasm) siljitishdan iborat. Mi tipidagi vertolyotlarda qanotli regulyator HB konusini orqaga va o'ngga buradi. Bunday holda, hosil bo'lgan NV kuchidan Z o'qi bo'ylab lateral komponent quyruq rotorining surish yo'nalishiga qarshi o'ngga yo'naltiriladi, bu esa vertolyotning lateral muvozanatlash shartlarini yaxshilaydi.

12.11-rasm Belanchak regulyatori, Kinematik diagramma. . . Pichoqning gorizontal ilgakka nisbatan muvozanati.

Pichoqning tortish kuchi tekisligida chayqalishi paytida (12.12.-rasm) unga quyidagi kuchlar va momentlar ta'sir qiladi:

Pichoq uzunligining ¾ qismiga qo'llaniladigan surish T l, zarbani oshirish uchun pichoqni aylantirib, M t = Ta·a momentini hosil qiladi;

NV ning tashqi yo'nalishdagi aylanish o'qiga perpendikulyar bo'lgan markazdan qochma kuchi F cb. Pichoqning o'qiga perpendikulyar va chayqalishning tezlashishiga qarama-qarshi yo'naltirilgan pichoqning chayqalishidan kelib chiqadigan inertial kuch;

Og'irlik kuchi G l pichoqning og'irlik markaziga qo'llaniladi va zarbani kamaytirish uchun pichoqni aylantirishda M G = G · momentini hosil qiladi.

Pichoq hosil bo'lgan kuch Rl bo'ylab kosmosda bir pozitsiyani egallaydi. Pichoqning gorizontal ilgakka nisbatan muvozanat shartlari ifoda bilan aniqlanadi

(12.17.)

12.12-rasm. Burilish tekisligida pichoqqa ta'sir qiluvchi kuchlar va momentlar.

NV pichoqlari konusning generatrix bo'ylab harakatlanadi, uning tepasi markazning markazida joylashgan va o'qi pichoqlar uchlari tekisligiga perpendikulyar.

Har bir pichoq ma'lum r azimutida HB ning aylanish tekisligiga nisbatan bir xil burchak pozitsiyalarini egallaydi.

Pichoqlarning tebranish harakati tsiklik bo'lib, NV ning bir aylanish vaqtiga teng davr bilan qat'iy takrorlanadi.

Gorizontal vtulka birikmalarining momenti NV (M gsh).

NV atrofida eksenel oqim rejimida Rn pichoqlarining natijaviy kuchi NV o'qi bo'ylab yo'naltiriladi va markazning markazida qo'llaniladi. Qiyma puflash rejimida Rn kuchi konusning obstruktsiyasi tomon buriladi. Gorizontal ilgaklarning ajralishi tufayli Rn aerodinamik kuch vtulka markazidan o'tmaydi va kuch vektori Rn va rulning markazi o'rtasida yelka hosil bo'ladi. HB vtulkaning gorizontal ilmoqlarining inersiya momenti deb ataladigan M gsh momenti paydo bo'ladi. Bu gorizontal ilgaklarning l r oralig'iga bog'liq. NV M gsh vtulkaning gorizontal ilgaklarining momenti l r masofa ortishi bilan ortadi va NV konusining obstruktsiyasi tomon yo'naltiriladi.

Gorizontal menteşeler oralig'ining mavjudligi NV ning damping xususiyatini yaxshilaydi, ya'ni. vertolyotning dinamik barqarorligini yaxshilaydi.

Vertikal menteşe (VH) ga nisbatan pichoqning muvozanati.

NV pichog'i aylanish jarayonida x burchak bilan buriladi. Burilish burchagi x HB ning aylanish tekisligida pichoqning radial chiziq va uzunlamasına o'qi o'rtasida o'lchanadi va agar pichoq radial chiziqqa nisbatan orqaga qaytsa (ortda qolsa) ijobiy bo'ladi (12.13-rasm).

O'rtacha burilish burchagi 5-10 o ni tashkil qiladi va o'z-o'zidan aylanish rejimida HB ning aylanish tekisligida salbiy va 8-12 o ga teng. Pichoqqa quyidagi kuchlar ta'sir qiladi:

X l tortish kuchi bosim markazida qo'llaniladi;

Pichoqning massa markazini va pervanelning aylanish o'qini bog'laydigan to'g'ri chiziq bo'ylab yo'naltirilgan markazdan qochma kuch;

Pichoqning o'qiga perpendikulyar va tezlanishga qarama-qarshi yo'naltirilgan F inertsiya kuchi pichoqning massa markazida qo'llaniladi;

Pichoqning massa markazida qo'llaniladigan o'zgaruvchan Coriolis kuchlari F k.

Koriolis kuchining paydo bo'lishi energiyaning saqlanish qonuni bilan izohlanadi.

Aylanish energiyasi radiusga bog'liq; agar radius kamaygan bo'lsa, energiyaning bir qismi aylanishning burchak tezligini oshirish uchun sarflanadi.

Shuning uchun, pichoq yuqoriga burilganda, pichoqning massa markazining radiusi r c2 va periferik tezlik pasayadi, aylanishni tezlashtirishga moyil bo'lgan Koriolis tezlashishi paydo bo'ladi va shuning uchun kuch - pichoqni oldinga buradigan Koriolis kuchi vertikal menteşe nisbatan. Burilish burchagi pasayganda, Koriolis tezlanishi va shuning uchun kuch aylanishga qarshi yo'naltiriladi. Koriolis kuchi pichoqning og'irligiga, pichoqning aylanish tezligiga, chayqalishning burchak tezligiga va chayqalish burchagiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.

Yuqoridagi kuchlar pichoq harakatining har bir azimutida muvozanatli bo'lishi kerak bo'lgan momentlarni hosil qiladi

. (12.15.)

12.13-rasm.. Pichoqning vertikal menteşe (VH) ga nisbatan muvozanati.

NVda momentlarning paydo bo'lishi.

NVni ishlatishda quyidagi fikrlar yuzaga keladi:

Pichoqlarning aerodinamik tortishish kuchlari tomonidan yaratilgan Mk momenti havo kuchlarining parametrlari bilan belgilanadi;

Reaksiya momenti M p asosiy vites qutisiga va fuselajdagi vites qutisi ramkasi orqali qo'llaniladi.;

Asosiy vites qutisi orqali NV miliga uzatiladigan dvigatellarning momenti dvigatellarning momenti bilan belgilanadi.

Dvigatellarning momenti NV ning aylanishi bo'ylab yo'naltiriladi va NV ning reaktiv va momenti aylanishga qarshi yo'naltiriladi. Dvigatel momenti yoqilg'i sarfi, avtomatik boshqaruv dasturi va tashqi atmosfera sharoitlari bilan belgilanadi.

Barqaror parvoz rejimlarida M k = M p = - M dv.

NV momenti ba'zan NV reaktiv momenti yoki dvigatellarning momenti bilan aniqlanadi, ammo yuqoridagilardan ko'rinib turibdiki, bu momentlarning jismoniy mohiyati boshqacha.

NV atrofidagi kritik oqim zonalari.

Havo puflagichida qiya zarba bilan quyidagi muhim zonalar hosil bo'ladi (12.14-rasm):

Teskari oqim zonasi;

Oqim to'xtash zonasi;

To'lqinli inqiroz zonasi;

Teskari oqim zonasi. Gorizontal parvozda 270 0 azimut sohasida pichoqlarning dumba qismlari oldingi chetidan emas, balki pichoqning orqa chetidan oqadigan zona hosil bo'ladi. Ushbu zonada joylashgan pichoqning bo'limi pichoqni ko'tarish kuchini yaratishda ishtirok etmaydi. Bu zona parvoz tezligiga bog'liq, parvoz tezligi qanchalik baland bo'lsa, teskari oqim zonasi shunchalik katta bo'ladi.

Oqim to'xtash zonasi. Pichoqlarning uchlarida 270 0 - 300 0 azimutda uchishda pichoqning pastga siljishi tufayli pichoq qismining hujum burchaklari ortadi. Bu ta'sir vertolyot parvoz tezligini oshirish bilan ortadi, chunki shu bilan birga, pichoqlarning chayqalish harakatining tezligi va amplitudasi ortadi. Pervanelning qadamining sezilarli darajada oshishi yoki parvoz tezligining oshishi bilan bu zonada pichoqlar hujumning o'ta kritik burchaklariga etib borishi tufayli oqim to'xtashi paydo bo'ladi (12.14-rasm), bu esa ko'tarilishning pasayishiga va kuchayishiga olib keladi. bu zonada joylashgan pichoqlarning tortilishida. Ushbu sektordagi asosiy rotorning surish kuchi pasayadi va parvoz tezligi sezilarli darajada oshib ketganda, NVda sezilarli poshnali moment paydo bo'ladi.

To'lqinli inqiroz zonasi. Pichoq ustidagi to'lqinlarning tortilishi 90 0 azimut mintaqasida yuqori parvoz tezligida, pichoq atrofidagi oqim tezligi tovushning mahalliy tezligiga yetganda va mahalliy zarba to'lqinlari hosil bo'lganda sodir bo'ladi, bu esa C xo koeffitsientining keskin oshishiga olib keladi. to'lqin tortishishning paydo bo'lishiga

C xo = C xtr + C xv. (12.18.)

To'lqin qarshiligi ishqalanish qarshiligidan bir necha barobar ko'p bo'lishi mumkin va buyon har bir pichoqdagi zarba to'lqinlari tsiklik va qisqa vaqt ichida paydo bo'ladi, bu pichoqning tebranishiga olib keladi, bu esa parvoz tezligining oshishi bilan ortadi. Asosiy rotor atrofidagi kritik oqim zonalari asosiy rotorning samarali maydonini va shuning uchun asosiy rotorning tortishish kuchini kamaytiradi va umuman vertolyotning aerodinamik va ekspluatatsion xususiyatlarini yomonlashtiradi, shuning uchun vertolyot parvozlarida tezlik cheklovlari bilan bog'liq. ko'rib chiqilgan hodisalar bilan.

.“Vorteks halqasi”.

Vorteks halqasi rejimi vertolyot dvigatellari ishlaganda past gorizontal tezlikda va vertolyotning yuqori vertikal tushish tezligida sodir bo'ladi.

Vertolyot ushbu rejimda tushganda, NV ostida bir oz masofada a sirt a-a, bu erda induktiv rad etish tezligi pasayish tezligiga teng bo'ladi V y (12.15-rasm). Ushbu sirtga etib borgandan so'ng, induktiv oqim NV tomon buriladi, qisman u tomonidan tutiladi va yana pastga tashlanadi. V y ortishi bilan a-a yuzasi HB ga yaqinlashadi va ma’lum bir kritik pasayish tezligida deyarli barcha chiqarilgan havo asosiy rotor tomonidan yana so‘riladi va rotor atrofida girdobli torus hosil qiladi. Vorteks halqasi rejimi o'rnatiladi.

12.14-rasm. NV atrofidagi kritik oqim zonalari.

Bunda NV ning umumiy surish kuchi pasayadi, pasayishning vertikal tezligi esa V y ortadi. Yuzaki a-a bo'limi vaqti-vaqti bilan sinadi, torus girdoblari aerodinamik yukning taqsimlanishini va pichoqlarning chayqalish harakatining tabiatini keskin o'zgartiradi. Natijada, NV zarbasi pulsatsiyalanadi, vertolyotning silkinishi va tebranishi sodir bo'ladi, boshqaruv samaradorligi yomonlashadi, tezlik indikatori va variometr beqaror ko'rsatkichlarni beradi.

Pichoqlarni o'rnatish burchagi va gorizontal parvoz tezligi qanchalik kichik bo'lsa, vertikal tushish tezligi qanchalik katta bo'lsa, vorteks halqasi rejimi shunchalik kuchliroq namoyon bo'ladi. 40 km/soat yoki undan kam parvoz tezligida pasayish.

Vertolyotning "vorteks halqasi" rejimiga kirishiga yo'l qo'ymaslik uchun vertikal tezlikni cheklash bo'yicha parvoz qo'llanmasi talablariga rioya qilish kerak.

Kirish

Vertolyot dizayni murakkab jarayon bo'lib, vaqt o'tishi bilan rivojlanib, o'zaro bog'liq dizayn bosqichlari va bosqichlariga bo'linadi. Yaratilgan samolyot qondirishi kerak texnik talablar va dizayn spetsifikatsiyalarida ko'rsatilgan texnik va iqtisodiy xususiyatlarga mos kelishi kerak. Texnik vazifa vertolyotning dastlabki tavsifi va uning parvoz ko'rsatkichlari yuqori bo'lishini ta'minlaydi iqtisodiy samaradorlik va loyihalashtirilgan avtomobilning raqobatbardoshligi, ya'ni: yuk ko'tarish qobiliyati, parvoz tezligi, masofa, statik va dinamik shift, xizmat muddati, chidamlilik va narx.

Texnik topshiriqlar loyihadan oldingi tadqiqotlar bosqichida aniqlashtiriladi, uning davomida patent qidiruvi, mavjud texnik echimlarni tahlil qilish, tadqiqot va tajriba-konstruktorlik ishlari olib boriladi. Loyihadan oldingi tadqiqotning asosiy vazifasi loyihalashtirilgan ob'ekt va uning elementlarining ishlashining yangi tamoyillarini izlash va eksperimental tekshirishdan iborat.

Dastlabki loyihalash bosqichida aerodinamik dizayn tanlanadi, vertolyotning tashqi ko'rinishi shakllanadi va belgilangan maqsadlarga erishish uchun asosiy parametrlar hisoblanadi. parvoz samaradorligi. Ushbu parametrlarga quyidagilar kiradi: vertolyotning og'irligi, harakatlanish tizimining kuchi, asosiy va quyruq rotorlarining o'lchamlari, yoqilg'ining og'irligi, asboblar va maxsus jihozlarning og'irligi. Hisoblash natijalari vertolyot sxemasini ishlab chiqishda va massa markazining o'rnini aniqlash uchun markazlashtiruvchi varaqni tuzishda qo'llaniladi.

Tanlangan texnik echimlarni hisobga olgan holda individual vertolyot birliklari va tarkibiy qismlarini loyihalash ishlab chiqish bosqichida amalga oshiriladi. texnik loyiha. Bunday holda, loyihalashtirilgan birliklarning parametrlari mos keladigan qiymatlarni qondirishi kerak dastlabki dizayn. Dizaynni optimallashtirish uchun ba'zi parametrlarni yaxshilash mumkin. Texnik loyihalashda komponentlarning aerodinamik mustahkamligi va kinematik hisoblari, konstruktiv materiallarni tanlash va dizayn sxemalari amalga oshiriladi.

Batafsil loyihalash bosqichida vertolyotning ishchi va yig'ish chizmalari, texnik shartlar, yig'ish varaqlari va boshqa materiallar tayyorlanadi. texnik hujjatlar qabul qilingan standartlarga muvofiq

Ushbu maqolada "Vertolyot dizayni" fanidan kurs loyihasini bajarish uchun foydalaniladigan dastlabki loyihalash bosqichida vertolyot parametrlarini hisoblash metodologiyasi keltirilgan.

Hisoblash uchish og'irligi birinchi yaqinlashuvchi vertolyot

foydali yukning massasi qayerda, kg;

Ekipajning vazni, kg.

Parvoz diapazoni

Vertolyot rotori parametrlarini hisoblash

2.1 Bir rotorli vertolyotning asosiy rotorining radiusi R, m, quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:

vertolyotning uchish og'irligi qayerda, kg;

g - erkin tushish tezlashuvi 9,81 m/s2 ga teng;

p - asosiy rotor tomonidan supurilgan maydondagi o'ziga xos yuk,

Pervanel tomonidan supurilgan maydondagi o'ziga xos yuk p qiymati ish /1/da keltirilgan tavsiyalarga muvofiq tanlanadi: bu erda p=280

Asosiy rotorning radiusini R=7,9 ga teng olamiz

Asosiy rotorning aylanish burchak tezligi, s-1, vertolyotning uchish massasiga bog'liq bo'lgan va R = 232 m / ni tashkil etadigan pichoqlar uchlarining periferik tezligi R qiymati bilan cheklangan. s.

2.2 Statik va dinamik shiftdagi havoning nisbiy zichligi

2.3 Erdagi va dinamik shiftdagi iqtisodiy tezlikni hisoblash

Ekvivalent zararli plastinkaning nisbiy maydoni aniqlanadi:

Bu yerda Se=2,5

Yerdagi iqtisodiy tezlikning qiymati Vz, km/soat hisoblanadi:

Vdin dinamik shiftdagi iqtisodiy tezlikning qiymati, km/soat hisoblanadi:

Bu erda I = 1,09…1,10 - induksiya koeffitsienti.

2.4 Dinamik shiftdagi gorizontal parvozning maksimal va iqtisodiy tezligining nisbiy qiymatlari:

bu erda Vmax = 250 km / soat va Vdin = 182,298 km / soat - parvoz tezligi;

R=232 m/s - pichoqlarning periferik tezligi.

Vertolyotning oldinga siljishi uchun ko'tarish kuchi va surish asosiy rotor yordamida yaratiladi. Shu tarzda u samolyot va planerdan farq qiladi, bunda havoda harakatlanayotganda ko'tarish kuchi yuk ko'taruvchi sirt - qanot, fyuzelajga qattiq bog'langan va surish - pervanel yoki reaktiv dvigatel tomonidan yaratilgan. (6-rasm).

Asosan, samolyot va vertolyotning parvozi o'rtasida o'xshashlik keltirilishi mumkin. Ikkala holatda ham ko'tarish kuchi ikkita jismning o'zaro ta'siri tufayli hosil bo'ladi: havo va samolyot (samolyot yoki vertolyot).

Harakat va reaksiya tengligi qonuniga ko'ra, samolyot havoga qanday kuch (og'irlik yoki tortishish) bilan ta'sir qilsa, havo ham xuddi shunday kuch bilan samolyotga (ko'taruvchi) ta'sir qiladi.

Samolyot uchayotganda quyidagi hodisa ro'y beradi: kelayotgan havo oqimi qanot atrofida oqadi va qanot orqasida pastga egiladi. Ammo havo ajralmas, ancha yopishqoq muhit bo'lib, bu burilish nafaqat qanot yuzasiga yaqin joylashgan havo qatlamini, balki uning qo'shni qatlamlarini ham o'z ichiga oladi. Shunday qilib, qanot atrofida oqayotganda, har bir soniyada havoning sezilarli hajmi pastga qarab, taxminan silindr hajmiga teng bo'ladi, uning kesishishi qanot kengligi va uzunligiga teng bo'lgan doiradir. sekundiga parvoz tezligi. Bu qanotning ko'taruvchi kuchini yaratishda ishtirok etadigan havoning ikkinchi oqimidan boshqa narsa emas (7-rasm).

Guruch. 7. Samolyotning ko'tarilishini yaratishda ishtirok etadigan havo hajmi

Nazariy mexanikadan ma'lumki, vaqt birligidagi impulsning o'zgarishi ta'sir qiluvchi kuchga teng:

Qayerda R - faol kuch;

samolyot qanoti bilan o'zaro ta'sir natijasida. Binobarin, qanotning ko'tarish kuchi chiquvchi reaktivda vertikal harakat miqdorining ikkinchi o'sishiga teng bo'ladi.

Va -qanot orqasiga vertikal ravishda egilgan oqim tezligi m/sek. Xuddi shu tarzda, vertolyotning asosiy rotorining umumiy aerodinamik kuchini ikkinchi havo oqimi tezligi va oqimning siljish tezligi (chiqish havo oqimining induktiv tezligi) bo'yicha ifodalash mumkin.

Aylanadigan rotor, samolyot qanotiga o'xshash yuk ko'taruvchi sirt deb hisoblanishi mumkin bo'lgan sirtni supurib tashlaydi (8-rasm). Rotor tomonidan supurilgan sirt orqali oqib o'tadigan havo aylanadigan pichoqlar bilan o'zaro ta'sir qilish natijasida induktiv tezlikda pastga tashlanadi. Va. Gorizontal yoki eğimli parvozda havo asosiy rotor tomonidan ma'lum bir burchak ostida supurilgan sirtga oqadi (qiyshiq zarba). Samolyot singari, asosiy rotorning umumiy aerodinamik kuchini yaratishda ishtirok etadigan havo hajmi silindr sifatida ifodalanishi mumkin, uning taglik maydoni asosiy rotor tomonidan supurilgan sirt maydoniga va uzunligiga teng. parvoz tezligi, ifodalangan m/sek.

Asosiy rotor joyida yoki vertikal parvozda (to'g'ridan-to'g'ri puflash) ishlaganda, havo oqimining yo'nalishi asosiy rotorning o'qiga to'g'ri keladi. Bunday holda, havo tsilindri vertikal ravishda joylashgan bo'ladi (8-rasm, b). Asosiy rotorning umumiy aerodinamik kuchi bir soniya ichida asosiy rotor tomonidan supurilgan sirtdan oqib o'tadigan havo massasi va chiquvchi reaktivning induktiv tezligi mahsuloti sifatida ifodalanadi:

chiquvchi reaktivning induktiv tezligi m/sek. Shuni ta'kidlash kerakki, ko'rib chiqilayotgan hollarda samolyot qanoti uchun ham, vertolyot rotori uchun ham induktsiya tezligi Va yotqizilgan sirtdan ma'lum masofada chiqadigan jetning induktiv tezligi qabul qilinadi. Yuk ko'taruvchi sirtning o'zida paydo bo'ladigan havo oqimining induktiv tezligi yarmiga teng.

Qanotni ko'tarishning kelib chiqishi yoki rotorning umumiy aerodinamik kuchining bunday talqini to'liq aniq emas va faqat ideal holatda amal qiladi. Bu hodisaning jismoniy ma'nosini faqat tubdan to'g'ri va aniq tushuntiradi. Bu erda tahlil qilingan misoldan kelib chiqadigan juda muhim bir holatni qayd etish o'rinlidir.

Agar rotorning umumiy aerodinamik kuchi rotor tomonidan supurilgan sirt bo'ylab oqib o'tadigan havo massasi va induktsiya qilingan tezlikning mahsuloti sifatida ifodalansa va bu massaning hajmi silindr bo'lsa, uning asosi rotor tomonidan supurilgan sirt maydonidir. va uning uzunligi parvoz tezligi bo'lsa, unda aniq bo'ladiki, doimiy qiymatdagi (masalan, vertolyotning og'irligiga teng) yuqori parvoz tezligida va shuning uchun katta hajmdagi chiqarilgan havo bilan, pastroq induktsiya tezligi va shuning uchun kamroq dvigatel quvvati talab qilinadi.

Aksincha, vertolyotni o'z o'rnida "suzayotgan" holda havoda ushlab turish uchun vertolyot harakati tufayli havoning qarshi oqimi mavjud bo'lgan ma'lum bir oldinga tezlikda parvoz qilishdan ko'ra ko'proq quvvat talab qilinadi.

Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, bir xil quvvat sarflanishi bilan (masalan, dvigatelning nominal quvvati) moyillik bilan parvoz qilishda etarli yuqori tezlik umumiy sayohat tezligi vertikal ko'targichga qaraganda balandroq shiftga erishish mumkin

birinchi holatdan ko'ra kamroq vertolyot bor. Shunday qilib, vertolyot ikkita shiftga ega: statik, vertikal parvozda balandlikka erishilganda va dinamik Eğimli parvozda balandlikka erishilganda va dinamik shift har doim statikdan yuqori bo'lganda.

Vertolyotning asosiy rotori va samolyot parvonasining ishlashi ko'p o'xshashliklarga ega, ammo asosiy farqlar ham bor, ular keyinroq muhokama qilinadi.

Ularning ishini solishtirganda, umumiy aerodinamik kuchni va shuning uchun kuchning tarkibiy qismi bo'lgan vertolyot rotorining surishini ko'rish mumkin.

Rmarkaz o'qi yo'nalishi bo'yicha, vertolyot rotorining diametri samolyot diametridan bir necha baravar katta bo'lganligi sababli bir xil dvigatel quvvati va samolyotning bir xil og'irligi bilan har doim katta (5-8 marta) bo'ladi. pervanel. Bunday holda, asosiy rotorning havo chiqarish tezligi pervanelning chiqish tezligidan kamroq bo'ladi.

Asosiy rotorning surish miqdori juda katta darajada uning diametriga bog'liq

Dva aylanishlar soni. Vintning diametri ikki baravar oshirilsa, uning surish kuchi taxminan 16 marta ortadi, aylanishlar soni ikki baravar ko'payganda, tortishish taxminan 4 barobar ortadi. Bundan tashqari, asosiy rotorning surish kuchi havo zichligi r ga, pichoqlarni o'rnatish burchagiga ph (rotor qadami),berilgan pervanelning geometrik va aerodinamik xususiyatlari, shuningdek, parvoz rejimi. Oxirgi to'rt omilning ta'siri, odatda, pervanelning surish formulalarida surish koeffitsienti orqali ifodalanadi. da . .

Shunday qilib, vertolyot rotorining surish kuchi quyidagilarga mutanosib bo'ladi:

- surish koeffitsienti............. a r
Shuni ta'kidlash kerakki, yer yaqinida uchish paytida tortishish miqdori "havo yostig'i" deb ataladigan narsaga ta'sir qiladi, buning natijasida vertolyot erdan ko'tarilishi va bir necha metrga ko'tarilishi mumkin, shu bilan birga zarur bo'lganidan kamroq quvvat sarflaydi. hover” 10-15 balandlikda m."Havo yostig'i" ning mavjudligi pervanel tomonidan tashlangan havo erga tegib, biroz siqilganligi, ya'ni uning zichligini oshirishi bilan izohlanadi. "Havo yostig'i" ning ta'siri, ayniqsa, pervanel erga yaqin joyda ishlaganda sezilarli bo'ladi. Havoning siqilishi tufayli, bu holda asosiy rotorning kuchi bir xil quvvat sarfi bilan 30-ga oshadi.
40%. Biroq, erdan masofa bilan bu ta'sir tezda pasayadi va parvona diametrining yarmiga teng bo'lgan parvoz balandligida "havo yostig'i" surish kuchini atigi 15 ga oshiradi. 20%. "Havo yostig'i" ning balandligi taxminan asosiy rotorning diametriga teng. Keyinchalik, tortishish kuchayishi yo'qoladi.
Hover rejimida asosiy rotorning tortishish qiymatini taxminiy hisoblash uchun quyidagi formuladan foydalaning:
asosiy rotorning aerodinamik sifatini va "havo yostig'i" ning ta'sirini tavsiflovchi koeffitsient. Asosiy rotorning xususiyatlariga qarab, koeffitsientning qiymati A erga osilganida u 15 - 25 qiymatga ega bo'lishi mumkin.

Vertolyotning asosiy rotori o'ta muhim xususiyatga ega - dvigatel to'xtab qolganda o'z-o'zidan aylanish (avtorotatsiya) rejimida liftni yaratish qobiliyati, bu vertolyotga xavfsiz sirpanish yoki parashyut tushish va qo'nish imkonini beradi.

Aylanadigan asosiy rotor, agar uning pichoqlari kichik o'rnatish burchagiga o'rnatilgan bo'lsa, sirpanish yoki parashyutda uchish paytida kerakli miqdordagi aylanishlarni ushlab turadi.

(l--5 0) 1 . Shu bilan birga, doimiy vertikal tezlikda (6-10) tushishni ta'minlaydigan ko'tarish kuchi saqlanadi. m/sek), s ekishdan oldin tekislashda uni keyinchalik kamaytirish l - 1,5 m/sek.

Dvigatelning uchishida, dvigateldan quvvat parvonaga uzatilganda va o'z-o'zidan aylanuvchi parvozda, pervanelni aylantirish uchun energiya olganida asosiy rotorning ishlashida sezilarli farq mavjud. kelayotgan havo oqimi.

Motorli parvozda kelayotgan havo rotorga yuqoridan yoki yuqoridan burchak ostida oqadi. Pervanel o'z-o'zidan aylanish rejimida ishlaganda, havo aylanish tekisligiga pastdan yoki pastdan burchak ostida oqadi (9-rasm). Ikkala holatda ham asosiy rotor orqasidagi oqimning egilishi pastga yo'naltiriladi, chunki impuls teoremasiga ko'ra, induktsiya tezligi to'g'ridan-to'g'ri tortishish kuchiga qarama-qarshi, ya'ni asosiy rotorning o'qi bo'ylab taxminan pastga yo'naltiriladi.

Bu erda biz konstruktiv burchakdan farqli o'laroq, samarali o'rnatish burchagi haqida gapiramiz.

Kirish

Vertolyot dizayni murakkab jarayon bo'lib, vaqt o'tishi bilan rivojlanib, o'zaro bog'liq dizayn bosqichlari va bosqichlariga bo'linadi. Yaratilayotgan havo kemasi texnik talablarga javob berishi va konstruktiv spetsifikatsiyalarda ko‘rsatilgan texnik-iqtisodiy tavsiflarga javob berishi kerak. Texnik topshiriqda vertolyotning dastlabki tavsifi va loyihalashtirilgan mashinaning yuqori iqtisodiy samaradorligi va raqobatbardoshligini ta'minlovchi uning parvoz ko'rsatkichlari, xususan: yuk ko'tarish qobiliyati, parvoz tezligi, masofa, statik va dinamik shift, xizmat muddati, chidamliligi va narxi ko'rsatilgan.

Dastlabki loyihalash bosqichida aerodinamik dizayn tanlanadi, vertolyotning tashqi ko'rinishi shakllantiriladi va belgilangan parvoz ko'rsatkichlariga erishish uchun asosiy parametrlar hisoblab chiqiladi. Ushbu parametrlarga quyidagilar kiradi: vertolyotning og'irligi, harakatlantiruvchi tizimning kuchi, asosiy va quyruq rotorlarining o'lchamlari, yoqilg'ining og'irligi, asboblar va maxsus jihozlarning og'irligi. Hisoblash natijalari vertolyot sxemasini ishlab chiqishda va massa markazining o'rnini aniqlash uchun markazlashtiruvchi varaqni tuzishda qo'llaniladi.

Tanlangan texnik echimlarni hisobga olgan holda individual vertolyot birliklari va komponentlarini loyihalash texnik loyihani ishlab chiqish bosqichida amalga oshiriladi. Bunday holda, loyihalashtirilgan birliklarning parametrlari dastlabki dizaynga mos keladigan qiymatlarga javob berishi kerak. Dizaynni optimallashtirish uchun ba'zi parametrlarni yaxshilash mumkin. Texnik loyihalashda komponentlarning aerodinamik mustahkamligi va kinematik hisoblari, konstruktiv materiallarni tanlash va dizayn sxemalari amalga oshiriladi.

Batafsil loyihalash bosqichida vertolyotning ishchi va yig'ish chizmalari, texnik shartlar, yig'ish varaqlari va boshqa texnik hujjatlar qabul qilingan standartlarga muvofiq tayyorlanadi.

Ushbu maqolada "Vertolyot dizayni" fanidan kurs loyihasini bajarish uchun foydalaniladigan dastlabki loyihalash bosqichida vertolyot parametrlarini hisoblash metodologiyasi keltirilgan.

1. Vertolyotning uchish og'irligining birinchi taxminiy hisobi

- foydali yuk massasi, kg; -ekipajning vazni, kg. - parvoz oralig'i

kg.

2. Vertolyot rotori parametrlarini hisoblash

2.1 Radius R, m, bitta rotorli vertolyotning asosiy rotori quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:

, - vertolyotning uchish og'irligi, kg;

g- erkin tushish tezlashuvi 9,81 m/s 2 ga teng;

p- asosiy rotor tomonidan supurilgan maydonga o'ziga xos yuk;

p =3,14.

Maxsus yuk qiymati p vida bilan supurilgan maydon ishda ko'rsatilgan tavsiyalarga muvofiq tanlanadi /1/: bu erda p = 280

Biz rotorning radiusini teng qabul qilamiz R = 7.9

Burchak tezligi w, s -1, asosiy rotorning aylanishi periferik tezlikning qiymati bilan cheklangan w R pichoqlarning uchlari, bu uchish massasiga bog'liq

vertolyot va tuzilgan w R = 232 m/s.

s -1.

rpm

2.2 Statik va dinamik shiftdagi havoning nisbiy zichligi

2.3 Erdagi va dinamik shiftdagi iqtisodiy tezlikni hisoblash

Nisbiy maydon aniqlanadi

ekvivalent zararli plastinka: , qaerda S uh = 2.5

Yer yaqinidagi iqtisodiy tezlikning qiymati hisoblanadi V h, km/soat:

Qayerda I

km/soat

Dinamik shiftdagi iqtisodiy tezlikning qiymati hisoblanadi V ding, km/soat:

Qayerda I= 1.09...1.10 - induksiya koeffitsienti.

km/soat

2.4 Dinamik shiftdagi gorizontal parvozning maksimal va iqtisodiy tezligining nisbiy qiymatlari:

Qayerda Vmax=250 km/soat va V ding=182,298 km/soat - parvoz tezligi;

w R=232 m/s - pichoqlarning periferik tezligi.

2.5 Erdagi maksimal tezlik va dinamik shiftdagi iqtisodiy tezlik uchun rotorni to'ldirishga tortish koeffitsientining ruxsat etilgan nisbatlarini hisoblash:

Pripri