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 D_нв, м 14.5

Число ЛНВ K_л 3

Удлинение ЛНВ λ 18

Тяга НВ T_нв, 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

β_э = arctg ωr_эл

β_э = arctg 21.991 _* 5.075 = 6⁰42’

Угол атаки элемента лопасти определяем в следующем порядке:

Рассчитываем коэффициент подъемной силы элемента лопасти С_уе коэффициент тяги С_т и число М_э 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 С_у = f(α) для соответствующего М_э (рис.2) и находим α.

На рис.1 указываем углы α_э, β_э, φ_э строим профиль элемента лопасти, скоростную систему координат.

Построим графическую зависимость C_xp=f(α) по характеристикам профиля NACA 23012 (Приложения 2) для соответствующего числа М (рис.2) находим С_xpэ и переходим к расчету ΔY_э и ΔX_э (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

ΔY_э и ΔX_pэ строим схему сил (рис.1), где ΔR_э, ΔT_э, ΔX_энв определяют графически.

ΔR_э = 27,882 кгс

ΔT_э = 27,632 кгс

ΔX_энв = 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 = ½*CT* √CT 4	mкp = ½*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 V_хнв и С_уэ при вычислении винта со скоростью V=180 км/час (таблица 5), можно перейти к расчету (таблица 6) и графическому построению (рис.3) зависимостей W_rэ = f(ψ) и Т_э = 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+ ½ Vхнв2)	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
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)

d_об = (V*cosA)/ ω (м)

d_об = (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.

W_унв = V_унв+V₁ (м/с)

V₁ = T/(2ρF_ом χ V) (м/с)

V₁ = 3800/(2*0.0792*165.13*0.92*50) = 3.16 м/с

W_унв = 8,68+3,16 = 11,84 (м/с)