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 .