Рис. 6 Образование тяги НВ на режиме косого обтекания
За счет увеличения секундной массы воздуха происходит увеличение тяги НВ.
Для расчета тяги НВ используется постулат Н.Е. Жуковского, согласно которому в образовании тяги НВ участвует масса воздуха, заключенная внутри цилиндра с диаметром, равным диаметру НВ. Вывод формулы тяги аналогичен расчёту для режима осевого обтекания:
Тн= 2 r F н χ Vi ср V.
При увеличении поступательной скорости V тяга возрастает, так как увеличивается секундная масса воздуха. Подводимая мощность уменьшается.
Эффект косого обтекания - это увеличение тяги НВ без подвода дополнительной мощности двигателя. При этом создается дополнительный запас мощности на вертолете.
Однако на повышенных скоростях полёта тяга снижается из-за роста потерь на НВ (например, из-за срыва потока, расширения зоны обратного обтекания и др.).
Вывод: Импульсная теория устанавливает связь между тягой и массовым секундным расходом воздуха. Чем больше секундная масса воздуха, проходимая через винт, тем больше сила тяги, создаваемая несущим винтом.
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 j и угла азимутального положения y .
Относительный радиус есть отношение радиуса элемента (расстояния элемента до оси вращения НВ) к радиусу НВ: = r / r н.
Под углом установки понимается угол между конструктивной плоскостью вращения (КПВ) и хордой профиля элемента.
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.
![]() | ![]() |
а б
Рис. 7 Скорости обтекания элементов лопасти
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 ωн r и проекции скорости поступательного движения V 0 на направление вращения лопасти Vosin y , где y - угол азимутального положения лопасти (рис. 7 а).
Суммарную скорость обтекания элемента лопасти в плоскости вращения НВ называют эффективной скоростью V эф.
Из формулы следует, что значение эффективной скорости V эф зависит от азимута лопасти. Графическая зависимость V эф от y представлена на рис.8 .