3.4.5. Коэффициент заполнения несущего винта
Под коэффициентом заполнения НВ понимается отношение пло-щади всех лопастей (SΣл) к площади ометаемого винтом диска SНВ:
,
(3.17)
где
z –
число лопастей НВ;
–
хорда лопастей на радиусе
r
= 0,7·R;
ср
= R / b0,7
‑ среднее удлинение лопасти, ср
≈ 18…21.
Величина σ в зависимости от схемы вертолета выбирается в пределах 0,03…0,08. Уменьшение σ сверх указанных пределов невыгодно, так как с уменьшением площади лопасти для создания необходимой подъемной силы потребуется увеличить угол установки лопасти, что в результате приведет к ограничению максимальной скорости горизонтального полета из-за возникновения срыва потока при больших углах атаки. Увеличение σ более 0,08 посредством увеличения площади лопасти или числа лопастей также может быть нецелесообразным, так как это снижает КПД несущего винта.
Коэффициент σ выбирается из условия недопущения срыва потока с лопастей НВ при полете на максимальной скорости у земли и на динамическом потолке [28, 90, 93]. Для выполнения этого требования необходимо, чтобы отношение СТ / на указанных режимах не превышало допустимых значений начала интенсивного роста в полете переменных нагрузок в продольном направлении вертолета.
На
динамическом потолке
полет вертолета осуществляется на
экономической скорости
.
Полеты
на
сопровождаются уменьшением подъемной
силы на азимуте ψ = 270º
вследствие уменьшения разности
,
а на
‒ вследствие уменьшения плотности
(разрежения) атмосферы. Эти "уменьшения"
компенсируют увеличением угла установки
лопастей НВ, что может привести к срыву
потока на них.
Таким образом,
|
(3.18) |
|
(3.19) |
|
(3.20) |
|
(3.21) |
.
;
,где
–
относительная плотность воздуха на
высоте полета
:
.
(3.22)
В
формулах (3.19), (3.21) и (3.22)
и
в км/ч;
в км;
.
Коэффициент
заполнения несущего винта вертолета
определяется по наибольшему значению
и
:
.
В запас надежности расчетов эксплуатации принимают
.
(3.23)
3.4.6. Определение количества лопастей нв
Число лопастей z выбирается в зависимости от заполнения НВ и требований прочности лопасти. Применяют НВ с числом лопастей от 2 до 8 (на легких вертолетах до 5). Двухлопастные НВ характеризуются повышенным уровнем вибраций и требуют дополнительных средств для его снижения. С увеличением числа лопастей значительно возрастает масса втулки НВ (а из-за увеличения суммарной массы НВ приходится облегчать лопасти, что вызывает трудности в обеспечении необходимой жёсткости лопастей), кроме того, ухудшается работа НВ из-за вредного взаимного влияния лопастей.
Наиболее выгодными НВ для легких вертолетов, удовлетворяющими требованиям уравновешенности и обладающими достаточно хорошим КПД, являются трехлопастные, четырехлопастные и пятилопастные воздушные винты.
На каждом этапе итераций (приближений I, II, III)
, (3.24)
где
;
≈ 57,12·
при
≈ 18,2.