3.12. Определение параметров агрегатов легкого вертолета
Основными агрегатами и частями легкого вертолета одновинтовой схемы являются: несущий винт, рулевой винт, фюзеляж (с хвостовой балкой), шасси, оперение, крыло, автомат перекоса, система управления, трансмиссия, силовая установка, оборудование навигации, связи и контроля работы систем вертолета.
Выбор технических и геометрических характеристик агрегатов конструкции вертолета осуществляют после нахождения , , , выбора двигателя и определения по принятому критерию эффективности вертолета.
Летно-технические характеристики (ЛТХ) вертолета вычисляют по результатам аэродинамического расчета, являющегося составной частью общего проектирования. При этом величины вычисленных ЛТХ должны соответствовать исходным данным.
3.12.1. Максимально допустимый радиус нв
Выполнение
условия (3.70) включает проверку ограничения
максимального радиуса лопасти
на допустимый ее прогиб
[28]:
. (3.76)
Если
,
то принимают
=
.
Следует помнить и учитывать, что
вычисляется для
.
Максимальный
радиус лопасти, ограничиваемый величиной
ее относительного допустимого прогиба
,
определяют по формуле [85]
, (3.77)
где
“0,0585”
м0,87/кг0,435 – значение
эмпирического коэффициента;
‑ коэффициент, который характеризует
совершенство компоновки лопасти по
величине минимального прогиба и зависит
от конструкции лопасти с учетом материала
лонжерона, распределения моментов
инерции и погонных масс по длине лопасти.
Примерные значения коэффициента
следующие: для лопастей с дюралюминиевым
прессованным лонжероном
≈ 0,353·10-6
м2/кгс; для
лопастей из
стеклопластика
≈ 0,388·10-6
м2/кгс (согласно статистическим
данным);
–
коэффициент (3.59);
–
относительный коэффициент тяги НВ:
, (3.78)
здесь
-
коэффициент тяги НВ при
= 0
и
= 220
м/с,
(см. рис. 3.4).
В этом случае
, (3.79)
Зависимость
от входящих в формулы (3.77), (3.79) параметров
приведена на рис. 3.15.
Приведенные условия обычно оказываются определяющими при выборе радиуса НВ для вертолетов средней и большой грузоподъемности и, как правило, без особых специальных усилий (зачастую автоматически) выполняются для легких вертолетов, если лопасти и втулка НВ выполнены из металлических материалов. Композитные лопасти (выполненные, например, из стеклопластика) обладают меньшей жесткостью на изгиб из-за существенно (в два-три раза) меньшего модуля упругости на растяжение/сжатие и вследствие высокой податливости материала лопастей при их изгибе из-за межслойного сдвига слоев стеклопластика.
Поэтому учет ограничения по максимальному радиусу НВ для современных легких вертолетов является необходимым.
|
Рис. 3.15. Максимально допустимый радиус НВ по величине допустимого прогиба лопасти НВ |
3.12.2. Выбор параметров расположения несущего винта
Расположение НВ по длине вертолета определяют из условий обеспечения заданной центровки вертолета (см. подразд. 3.12.6).
По высоте вертолета расположение НВ следует задавать, прежде всего, из условия незадевания (незацепления) концами прогнутых вниз лопастей, хвостовой балки и/или расположенных на земле характерных предметов (в т.ч. людей).
Рекомендуемая минимальная высота втулки НВ над уровнем посадочной площадки (НВТ) для легких вертолетов составляет
НВТ min ≥ 2,1…2,5 м. (3.80)
Превышение втулки НВ над фюзеляжем (рис. 3.16) определяется:
углом отклонения рукава втулки вниз на упор центробежного ограничения свеса (~1,5...2°) [28];
статическим прогибом лопасти (
)
[28];расстоянием по вертикали между концом невращающейся лопасти и хвостовой балкой конструкции вертолета
[28].
Чтобы на крейсерском режиме полета продольная ось фюзеляжа вертолета была направлена по траектории полета (при этом ожидается наименьшее аэродинамическое сопротивление фюзеляжа), ось вала НВ располагают наклонной вперед на угол, равный 4...6° (рис. 3.16). Кроме того, фюзеляж вертолета может быть скомпонован так, что ось вала НВ будет отклонена от вертикальной оси вправо на 2...3°, если смотреть по направлению полета сзади (при вращении НВ по часовой стрелке при виде сверху на вертолет). Благодаря этому уменьшается крен вертолета вправо на висении и малых скоростях полета, а также достигается вертикальный взлет вертолета с одновременным отрывом от земли обоих полозьев или основных стоек шасси (а приземление также на обе основные стойки шасси).
Выбор числа лопастей НВ, параметров лопасти НВ (форма в плане, профиль и крутка) является компромиссным для различных эксплуатационных режимов полета вертолета и осуществляется из соображений оптимизации аэродинамических характеристик НВ с учетом влияния аэродинамики фюзеляжа, рулевого винта, шасси, крыла и т.п. В процессе предварительного и эскизного проектиро-вания легкого вертолета эти и другие параметры НВ используют для определения их влияния на массу и другие характеристики вертолета.
|
Рис. 3.16. Расположение втулки и НВ над фюзеляжем |
