Донской Государственный Технический Университет
Кафедра «Авиастроение»
Реферат
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
td>
|
| 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
mк
|
mк
p = ½*0,0248*√0,0248+(0,024*0,0529)/4 = 0,0023 |
ρ
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
|
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
= 8,68+3,16 = 11,84 (м/с)