Рис. 4 а Режим осевого обтекания
Режим косого обтекания. Воздушный поток направлен под некоторым углом к плоскости вращения НВ (рис. 4 б).
 |
Рис . 4 б Режим косого обтекания
Режим самовращения возникает, если НВ получает энергию для вращения от набегающего потока. Угол атаки НВ при этом положителен.
Режим вихревого кольца НВ возникает при снижении вертолёта с рабо-тающим двигателем на малой поступательной скорости.
1.3 Принцип образования тяги НВ
На режиме осевого обтекания воздух подсасывается лопастями и отбра-сывается в осевом направлении (рис. 5). В результате взаимодействия с НВ воздушный поток получает индуктивную скорость Vi.
Рис. 5 Образование тяги НВ на режиме осевого обтекания
В плоскости вращения НВ увеличивает свою скорость от нуля доVi 1, где Vi 1- индуктивная скорость подсасывания.
Под винтом скорость возрастает от Vi 1 до Vi 2. Vi 2 - это скорость отбрасывания. Скорости Vi 1 и Vi 2 находятся в соотношении: Vi 2 =2 Vi 1, то есть скорость под винтом удваивается.
Давление под винтом также возрастает от р1 до р2 .
Согласно второго закона механики, увеличение количества движения массы воздуха равно импульсу силы, приложенной к этой массе воздуха.
В то же время, согласно третьего закона механики, воздух воздействует на винт с силой, равной по значению и противоположной по направлению силе отбрасывания воздуха винтом. Эта сила называется тягой несущего винта Тн.
Тяга – это сила реакции воздуха на изменение количества движения массы воздуха за счёт ускорения, сообщаемого этой массе.
Вывод формулы тяги НВ:
Ft = m Vi 2 - m 0, где Ft – импульс силы; m Vi 2 - m 0 − изменение количества движения воздуха с массой m.
После преобразования можно записать:
F=m( Vi2 -0)/t= m с ( Vi2 -0); Vi2 =2Vi1,
где m с - секундная масса воздуха, проходимого через ометаемую площадь НВ. Определяется по формуле: mc = r Vi 1 F н, где ρ - массовая плотность воздуха; F н - ометаемая площадь НВ; Vi 1 – индуктивная скорость подсасывания.
На режиме висения сила отбрасывания воздуха определяется по формуле:
F = r Vi 1 F н Vi 2 =2 r F н Vi 1 2.
Так как F н = Т, можно записать формулу тяги:
Тн=2 r F н Vi 1 2 .
На тягу НВ влияют: плотность воздуха, индуктивная скорость, частота вращения НВ, углы установки лопастей.
При увеличении шага НВ возрастает массовый секундный расход воздуха, тяга увеличивается.
Реальный НВ, в отличие от идеального, требует для своей работы дополнительных затрат мощности, вызванных потерями при его работе в воздушном потоке.
Наличие потерь приводит к снижению тяги реального НВ по сравнению с идеальным. Это уменьшение учитывается коэффициентом потерь:
Тн= 2 r F н χVi 2 .
Здесь χ - коэффициент потерь.
Чем меньше профильные потери, тем выше кпд несущего винта.
 |
На режиме косого обтекания воздушный поток, подводится к НВ под произвольным углом атаки. Через плоскость НВ проходят два потока: индуктивный со скоростью Vi 1 и встречный со скоростью V (рис. 6).