Расчет аэродинамических характеристик несущего винта Донской Государственный Технический Университет Кафедра «Авиастроение» Расчет аэродинамических характеристик несущего винта Выполнил: ст. гр. ТТА-31 Тройченко И.Н. Проверил: преподаватель Базаров А.Ф. Ростов-на-Дону 2009г. Исходные данные Высота полета ЛА H, м 4500 Диаметр НВ Dнв , м 14.5 Число ЛНВ Kл 3 Удлинение ЛНВ λ18 Тяга НВ Tнв , кгс 3800 Коэффициент использования ометаемой площади χ0.92 Скорость движения вертолета V, км/час 180 Обороты несущего винта n, об/мин 210 Раздел 1 Для построения треугольника скоростей элемента лопасти (рис. 1) необходимо предварительно показать плоскость вращения втулки несущего винта, ось ее вращения и выполнить расчет по следующим формулам. Таблица 1 D R = ― 2 R = 14.5/2 = 7.25 м Fo м = πR2 (м2 ) Fом = 3.14159525* 7.252 = 165,13м2 rэл = 0,7R (м) rэл = 0,7*7,25 = 5,075 ω = πn/30 (1/c) ω = (3,14159525*210)/30 = 21,991 uЭ = ωrэл uэ = 21,991*5,075 = 111,605 TV1 = √ 2ρχFОм (м/с) V1 = √ 3800/(2*0.079*0.92*165.13) = 12.566 ρ – плотность воздуха на высоте 4500м (справочное) ρ = 0.0792 кгс*с2 /м4 Из треугольника скоростей элемента лопасти определяем угол притекания элемента βэ = arctgωrэл βэ = arctg21.991 * 5.075 = 60 42’ Угол атаки элемента лопасти определяем в следующем порядке: Рассчитываем коэффициент подъемной силы элемента лопасти Суе коэффициент тяги Ст и число Мэ заданной высоты. Таблица 2 U = ωR (м/с) U =21.99*7.25 = 159.436 b = R/λ (м) b = 7.25/18 = 0.402 σ = kb/πR σ = (3*0.402)/(3.14159525*7.25) = 0.0529 2Т CT = ρ(ωR)2 F ом χ CT = (2*3800)/(0.0792*(21.991*7.25)2 *165.13*0.92) = 0.0248 3Ст Суе = σ Суе = (3*0.0248)/0.0529 = 1.406 Мэ = uэ /ан Мэ = 111.605/322.7 = 0.346 αэ = f(Cy ;Mэ ) (град.) αэ = 100 19’ φэ = αэ + βэ φэ = 100 19’ +60 42’ = 170 1’ а н – скорость звука на высоте 4500 м (справочно) а н = 322,7 м/с По характеристикам профиля строим графическую зависимость Су = f(α) для соответствующего Мэ (рис.2) и находим α. На рис.1 указываем углы αэ , βэ , φэ строим профиль элемента лопасти, скоростную систему координат. Построим графическую зависимость Cxp =f(α) по характеристикам профиля NACA 23012 (Приложения 2) для соответствующего числа М (рис.2) находим Сxp э и переходим к расчету ΔYэ и ΔXэ (таблица 3). Таблица 3 Cxp э = f(αy ;Mэ ) Cxp э = 0.024 ΔYэ = Суе * (ρuэ 2 /2)* b* Δr ΔYэ = 1.406*(0.0792*111.6052 /2)*0.402*0.1 = 27.879 ΔXp э = Сxp е * (ρuэ 2 /2) * b* Δr ΔXp э = 0.024*(0.0792*111.6052 /2)*0.402*0.1 = 0.476 ΔYэ и ΔXp э строим схему сил (рис.1), где ΔRэ , ΔTэ , ΔXэнв определяют графически. Δ Rэ = 27,882 кгс ΔTэ = 27,632 кгс ΔXэнв = 3,726 кгс Раздел 2 По формулам, представленным в табл.4, определяем момент сопротивления вращения НВ и мощность потребную для создания заданной тяги. Таблица 4 Cxp э σ mк p = ½*CT * √CT 4 mк p = ½*0,0248*√0,0248+(0,024*0,0529)/4 = 0,0023 ρ ( ωR ) 2 Mc = mк p * * Fом R (кг*м) 2 Mc =0,0023*(0,0792*(21,991*7,25)2 )/2*165,13*7,25 = 2771,743 кг м Nn = Mω/75 (л.с.) Nn = (2771,743*21,991)/75 = 812,712 л.с. Раздел 3 Определив Vхнв и Суэ при вычислении винта со скоростью V=180 км/час (таблица 5), можно перейти к расчету (таблица 6) и графическому построению (рис.3) зависимостей Wr э = f(ψ) и Тэ = f(ψ). Таблица 5 Vхнв = V*cosA (м/с) Vхнв = 180/3,6*cos(-100 ) = 49.24 м/с Vунв = V*sinA (м/с) Vунв = 180/3,6*sin(-100 ) = 8.68 м/с 2Т Суэ = kFρ(ω2 r2 + ½ Vхнв 2 ) Суэ = 2*3800/(3*10,5*0,0792*(21,9912 *5,0752 +½*49,242 )) = 0,223 Таблица 6 Ψ, град. 00 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 Wr э =ωrэ + +V*cosA*sinψ (м/с) 111,6 136,22 154,25 160,84 154,25 136,22 111,6 86,99 68,96 62,365 68,96 86,99 111,6 ΔТ э =Суэ (ρ(Wr э )2 )/2* *b Δr (кгс) 4,421 6,587 8,447 9,184 8,447 6,587 4,421 2,686 1,688 1,38 1,688 2,686 4,421 Далее рассчитываем диаметр зоны обратного обтекания и графически определяем участки обратного обтекания лопасти в азимутах ψ = 2100 и 3000 (рис.4) dоб = (V*cosA)/ ω (м) dоб = (50*cos(-100 ))/21.991 = 2.24 м для построения треугольника скоростей элемента лопасти в азимутах ψ=900 и 2700 (рис.5) определяем суммарную осевую скорость движения НВ. Wунв = Vунв +V1 (м/с) V1 = T/(2ρFом χV) (м/с) V1 = 3800/(2*0.0792*165.13*0.92*50) = 3.16 м/с Wунв