1.4 Принцип образования аэродинамических сил нв

Лопасть условно считается состоя­щей из бесконечного числа отдельных элементов, аналогичных профилю крыла.

Для оценки различий в работе отдельных элементов вводится понятие относительного радиуса элемента лопасти , угла установки элемента  и угла азимутального положения  .

Относительный радиус есть отношение радиуса элемента (расстоя­ния элемента до оси вращения НВ) к радиусу НВ: =r/rн.

Под углом установ­ки понимается угол между конструктивной плоскостью вращения (КПВ) и хордой профиля элемента.

а ) б )

Рис. 7 Скорости обтекания элементов лопасти

Угол азимутального положения элемента отсчитывается по направлению вращения НВ и представляет собой угол, заключенный между продольной осью лопасти и нулевым ази­мутом (Рис.7,а). Нулевой азимут соответствует положению лопасти, при котором её продольная ось совпадает с направлением встречного потока.

1.4.1 Скорости обтекания элемента лопасти

Рассмотрим движение лопасти только в плоскости вращения.

Осевое обтекание. При движении лопасти по ометаемой площади окружные скорости изменяются только по длине лопасти (в зависимости от относительного радиуса элемента). От азимута они не зависят и равномерно распределе­ны по ометаемой площади (Рис.7,б).

Косое обтекание НВ. Если в плоскости вращения на НВ воздействует дополнительный поток со скоростью Vo (например, от поступательного движения вертолёта), каждый элемент лопасти будет находиться под воздействием двух потоков: окружного со скоростью нr и проекции скорости поступа­тельного движения V₀ на направление вращения лопасти Vosin, где  - угол азимутального положения лопас­ти (Рис.7,а).

Суммарную скорость обтекания элемента лопасти в плоскости вращения НВ называют эффективной скоростью Vэф:

Из формулы следует, что значение эффективной скорости Vэф зави­сит от азимута лопасти. Графическая зависимость Vэф от  представ­лена на рис.8 .

Рис.8 Изменение эффективной скорости в зависимости от азимута

Из рис.8 видно, что в азимутах 0 и 180° эффективные скорости равны окружным скоростям.

При движении от 0 до 180° (наступающие лопасти) скорости увеличиваются и в азимуте 90° до­стигают максимального значения. При движении лопасти от 180⁰ до 360⁰ (отступающие лопасти) скорости уменьшаются и в азимуте 270° достигают минимального значения.

Чем больше скорость по­ступательного движения вертолета, тем больше разница в скоростях об­текания наступающих и отступающих лопастей НВ. Чем меньше относительный радиус элемента лопасти, тем меньше его окружная скорость. При работе НВ в косом потоке на отступающих лопастях, начиная с некоторого сечения на корневых элементах, встречный поток со скоростью Vо воздействует с задней кромки (Рис.7,б ).

Геометрическим местом точек на НВ, где эффектив­ные скорости отступающих лопастей равны нулю, считается зона обратного обтекания, представляющая собой часть сметаемой площади НВ, где корневые элементы отступающих ло­пастей обтекаются с задней кромки.

Особенностями зоны обратного обтека­ния являются: преждевременное образование срыва потока, отрицательная подъемная сила, возрастание потерь, ухудшение управляемости вертолета, усиление вибраций.

Чем больше скорость и меньше обороты винта, тем больше размер зоны обратного обтекания.

На еврокоптере AS350 B2 максимально-допустимая скорость полёта установлена с учётом возникновения зоны обратного обтекания. Для уменьшения влияния зоны обратного обтекания лопасти имеют корневой вырез.