Расчет аэродинамических характеристик несущего винта
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
|
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 = 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 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+ 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)
dоб = (V*cosA)/ ω (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)