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 λ 18
Тяга НВ Tнв, кгс 3800
Коэффициент использования ометаемой площади χ 0.92
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 |
| Foм = πR2 (м2) | Fом = 3.14159525*7.252 = 165,13 м2 |
| 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 = arctg ωrэл
βэ = arctg 21.991 * 5.075 = 6042’
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 Fом χ | CT = (2*3800)/(0.0792*(21.991*7.25)2*165.13*0.92) = 0.0248 |
| 3СтСуе = 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 = 10019’ |
| φэ = αэ + βэ | φэ = 10019’+6042’ = 1701’ |
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 Сxpэ и переходим к расчету ΔYэ и ΔXэ (таблица 3).
Таблица 3
| Cxpэ = f(αy;Mэ) | Cxpэ = 0.024 |
| ΔYэ = Суе *(ρuэ2/2)*b*Δr | ΔYэ = 1.406*(0.0792*111.6052/2)*0.402*0.1 = 27.879 |
| ΔXpэ = Сxpе *(ρuэ2/2) *b*Δr | ΔXpэ = 0.024*(0.0792*111.6052/2)*0.402*0.1 = 0.476 |
ΔYэ и ΔXpэ строим схему сил (рис.1), где ΔRэ, ΔTэ, ΔXэнв определяют графически.
ΔRэ = 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
|
Cxpэσ mкp = Ѕ*CT* √CT 4 |
mкp = Ѕ*0,0248*√0,0248+(0,024*0,0529)/4 = 0,0023 |
|
ρ(ωR)2Mc = mкp* * FомR (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 Wrэ = 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(ω2r2+ Ѕ Vхнв2) |
Суэ = 2*3800/(3*10,5*0,0792*(21,9912*5,0752+Ѕ*49,242)) = 0,223 |
Таблица 6
| Ψ, град. | 00 | 300 | 600 | 900 | 1200 | 1500 | 1800 | 2100 | 2400 | 2700 | 3000 | 3300 | 3600 |
| Wrэ=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 |
| ΔТэ=Суэ(ρ(Wrэ)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 χ V) (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)