Основные параметры, характеризующие несущий винт

К основным параметрам, характеризующим несущий винт вертолета, относятся:

К о л и ч е с т в о л о п а с т е й z. На современных вертолетах применяются трех-, четырех- и пятилопастные винты. Увеличение количества лопастей ухудшает работу несущего винта из-за вредного взаимного влияния лопастей. Уменьшение количества лопастей (меньше трех) приводит к пульсирующему характеру тяги, создаваемой винтом, и повышенным вибрациям вертолета в полете. Диаметр несущего винта D — диаметр окружности, описываемой концами лопастей при вращении. Радиус этой окружности обозначается буквой R и называется радиусом несущего винта. Расстояние от оси вращения несущего винта до рассматриваемого сечения обозначается буквой г (рис. 1.33). Расчеты показывают, что при одной и той же подводимой к винту мощности его тяга увеличивается с увеличением диаметра. Так, например, увеличение диаметра вдвое увеличивает тягу в 1,59 раза, увеличение диаметра- в пять раз увеличивает тягу в 2,92 раза. Однако увеличение диаметра связано с увеличением веса винта, с большой сложностью обеспечения прочности лопастей, с усложнением технологии изготовления лопастей, увеличением длины хвостовой балки и др. Поэтому при разработке вертолета выбирается некоторый оптимальный диаметр.

Площадь, о м е т а е м а я н е с у щ и м в и н т о м F0M, — площадь окружности, описываемой концами лопастей несущего винта при вращении.

Понятие ометаемой площади вводится потому, что эта площадь может рассматриваться как некоторая несущая поверхность, аналогичная крылу самолета ввиду вязкости и инертности воздуха, образующего при протекании через площадь, ометаемую винтом, одну общую струю. У современных вертолетов F0M= 100-:-1000 м2.

Н а г р у з к а на о м е т а е м у ю площадь р есть отношение веса вертолета G к площади, ометаемой винтом при его вращении:

FомР=G/Fом(кг/ м2 ).

Увеличение р приводит к уменьшению максимальной высоты полета и к увеличению скорости снижения на режиме самовращения несущего винта.

У современных вертолетов Р=12-:-45кг/ м2 , или 118-:-440н/ м2

Рис.1.33.Диаметр несущего винта

К о э ф ф и ц и е н т з а п о л н е н и я Q — величина, показывающая, какую часть ометаемой площади состав-

ляет пло щадь в сех л опас тей винт а.

Ф о р м а л о п а с т е й в п л а н е (рис. 1.34). Лопасть несущего винта может иметь

прямоугольную, трапециевидную или смешанную форму в плане. Сужение трапециевидной лопасти не более 2—3. Сужением лопасти называется отношение хорды у комля к концевой хорде.

Смешанная

Рис. 1.34. Форма лопастей в плане

Профиль лопасти — форма ее поперечного сечения. Для лопастей несущих винтов применяются профили, аналогичные профилям крыльев самолетов. Обычно это несимметричные профили с относительной толщиной с = 7-=-14%'. Форма профиля по длине может быть переменной (аэродинамическая крутка лопасти). При выборе, формы профиля стремятся к тому, чтобы он обладал наибольшим аэродинамическим качеством

Угол а т а к и с е ч е н и я л о п а с т и а — угол между хордой профиля и направлением набегающего потока воздуха в данном сечении. Величиной угла атаки определяются значения коэффициентов аэродинамических сил.

Рис. 1.35. Угол установки (шаг) лопасти

У г о л у с т а н о в к и ( ш а г ) л о п а с т и (рис. 1.35). Углом установки Ф называется угол между хордой профиля и плоскостью вращения несущего винта. Угол установки
вертолетных винтов замеряется на расстоянии 0,7 радиуса винта, Эта условность введена благодаря наличию геометрической крутки лопастей, вследствие которой все сечения лопастей имеют разные (уменьшающиеся к концу) углы установки. Необходимость геометрической крутки объясняется следующим. Во-первых, ввиду увеличивающейся к концу лопасти окружной скорости происходит неравномерное распределение индуктивных скоростей, а следовательно, и аэродинамических сил по длине лопасти. Для обеспечения более равномерного распределения нагрузки угол установки к концу лопасти уменьшается. Во-вторых, в поступательном полете из-за роста угла атаки в определенном положении лопастей возникает срыв потока с концов лопастей, наличие геометрической крутки отодвигает концевой срыв в сторону больших скоростей полета. Подробнее этот вопрос будет рассмотрен ниже. Шаг лопасти несущего винта изменяется при повороте ее в осевом шарнире, т.е. вокруг продольной оси.

Конструктивно несущий винт выполнен так, что все его лопасти в осевом шарнире могут одновременно поворачиваться на один и тот же угол или на разные углы.