5.1. Идентификация продольной скорости движения несущего винта
Как известно, на режимах висения и осевом движении НВ отсутствует циклический шаг лопастей и аэродинамическая нагрузка на лопасти не изменяется при ее вращении. При наличии продольной составляющей скорости движения НВ для выравнивания моментов сил относительно продольной оси с помощью автомата перекоса задается циклический шаг лопастей. И наличие продольной составляющей скорости движения НВ, и циклический шаг лопастей, и неравномерность поля индуктивных скоростей в плоскости диска НВ при полете вперед вызывают пульсацию аэродинамической нагрузки на лопасти при ее вращении. При этом, как показывают теоретические и экспериментальные исследования (рис. 5.l), с увеличением продольной скорости движения НВ пульсации аэродинамической нагрузки на лопасти возрастают.
Рис. 5.1. Зависимость перепада давления на лопасти несущего винта вертолета Ми-8 от азимутального угла положения лопасти (
Величина пульсаций аэродинамической нагрузки в виде коэффициента перепада давления
замеряемого в некотором сечении
где Рн – давление на низшей стороне лопасти в точке
Рв – давление на верхней стороне лопасти в этой же точке;
? – плотность воздуха за бортом;
? – частота вращения НВ;
? – азимутальный угол положения лопасти;
Исследования показали, что для идентификации продольной скорости движения НВ более удобно использовать информацию о величине среднего квадрата ? пульсаций коэффициента перепада давления, замеряемого в заданной точке хорды профиля,
Величина среднего квадрата пульсаций коэффициента перепада давления теоретическим путем может быть определена следующим образом. В работе [2] представлен алгоритм вычисления коэффициентов тригонометрического полинома разложения аэродинамической нагрузки в виде коэффициента подъемной силы сечения лопасти:
Используя связь между коэффициентом перепада давления
где
где
Подставляя (5.4) в (5.2), получим
Таким образом, согласно [17, 18, 22], между величиной ? среднего квадрата пульсаций коэффициента перепада давления в заданной точке лопасти и параметрами движения НВ имеет место функциональная зависимость
? = f(CR, ?, ?y, M, ?), (5.7)
где СR – коэффициент полной аэродинамической силы НВ;
? – безразмерная продольная скорость движения НВ;
?y – безразмерная осевая скорость движения НВ;
М – осредненное за один оборот НВ число Маха на конце лопасти;
? – плотность воздуха.
При этом
где
а – скорость звука за бортом;
Vx – продольная скорость движения НВ;
Vу – осевая скорость движения НВ.
Если в полете осуществить замер: величины перепада давления в заданной точке лопасти НВ вертолета; скорости звука и плотности воздуха за бортом; величины полной аэродинамической силы НВ и осевой скорости его движения (например, используя методы [3]), то функциональная зависимость (5.7) может служить для идентификации величины безразмерной скорости ? продольного движения НВ.
Поскольку функциональная зависимость (5.7) имеет сложный и неявный характер задания, то при заданных CR, ?y, ?, M и ? величину безразмерной продольной скорости движения НВ ? можно вычислить, применяя, например, метод Ньютона последовательных приближений нахождения корня уравнения (5.7):
где в качестве нулевого приближения можно положить ?0 = 0,15, а производную
находить как центральную разностную производную
если
если ?k –
Теоретические исследования предлагаемого аэрометрического метода среднего квадрата измерения продольной скорости движения НВ выполним для НВ вертолета Ми-8. При этом условимся точку съема перепада давления
Используя (5.5) и (5.6), а также разработанный ранее алгоритм, мы получили распределение величины среднего квадрата ? пульсаций коэффициента перепада давления по сечениям лопасти НВ вертолета Ми-8 (рис 5.2?5.4). Анализ этих зависимостей показывает, что для реализации предлагаемого способа измерения продольной скорости движения НВ целесообразно использовать информацию о величине среднего квадрата пульсаций перепада давления, замеряемого в сечениях
Рис. 5.2
Применяя (5.9), мы провели исследование влияния параметров движения НВ, плотности воздуха за бортом и величины среднего квадрата пульсаций коэффициента перепада давления, замеряемого на лопасти НВ вертолета Ми-8 в точке
Рис. 5.3. Распределение ? пульсаций коэффициента перепада давления по сечениям лопасти НВ вертолета Ми-8 (
Рис. 5.4. Распределение ? пульсаций коэффициента перепада давления по сечениям лопасти НВ вертолета Ми-8 (
Рис. 5.5. Зависимость безразмерной продольной скорости движения НВ от величины среднего квадрата пульсаций коэффициента перепада давления в точке
Рис. 5.6. Влияние коэффициента полной аэродинамической силы НВ на измеряемую величину безразмерной продольной скорости движения НВ (
Рис. 5.7. Влияние осевой скорости на величину измеряемой безразмерной продольной скорости движения НВ (
Рис. 5.8. Влияние числа Маха на измеряемую величину безразмерной продольной скорости движения НВ (
Рис. 5.9. Влияние плотности воздуха на измеряемую величину безразмерной продольной скорости движения НВ (
Данный текст является ознакомительным фрагментом.