Расчет аэродинамических характеристик несущего винта
Донской Государственный Технический Университет Кафедра «Авиастроение» Реферат Расчет аэродинамических характеристик несущего винта Выполнил: ст. гр. ТТА-31 Тройченко И.Н. Проверил: преподаватель Базаров А.Ф. Ростов-на-Дону 2009г. Исходные данные Высота полета ЛА H, м 4500 Диаметр НВ Dнв, м 14.5 Число ЛНВ Kл 3 Удлинение ЛНВ ? 18 Тяга НВ Tнв, кгс 3800 Коэффициент использования ометаемой площади ? 0.92 Скорость движения вертолета V, км/час 180 Обороты несущего винта n, об/мин 210 Раздел 1 Для построения треугольника скоростей элемента лопасти (рис. 1) необходимо предварительно показать плоскость вращения втулки несущего винта, ось ее вращения и выполнить расчет по следующим формулам. Таблица 1 |
D R = ? 2 | R = 14.5/2 = 7.25 м | | Foм = ?R2 (м2) | Fом = 3.14159525*7.252 = 165,13 м2 | | rэл = 0,7R (м) | rэл = 0,7*7,25 = 5,075 | | ? = ?n/30 (1/c) | ? = (3,14159525*210)/30 = 21,991 | | uЭ = ?rэл | uэ = 21,991*5,075 = 111,605 | | TV1 = v 2??FОм (м/с) | V1 = v 3800/(2*0.079*0.92*165.13) = 12.566 | | |
? - плотность воздуха на высоте 4500м (справочное) ? = 0.0792 кгс*с2/м4 Из треугольника скоростей элемента лопасти определяем угол притекания элемента ?э = arctg ?rэл ?э = arctg 21.991 * 5.075 = 6042' Угол атаки элемента лопасти определяем в следующем порядке: Рассчитываем коэффициент подъемной силы элемента лопасти Суе коэффициент тяги Ст и число Мэ заданной высоты. Таблица 2 |
U = ?R (м/с) | U =21.99*7.25 = 159.436 | | b = R/? (м) | b = 7.25/18 = 0.402 | | ? = kb/?R | ? = (3*0.402)/(3.14159525*7.25) = 0.0529 | | 2Т CT = ?(?R)2 Fом ? | CT = (2*3800)/(0.0792*(21.991*7.25)2*165.13*0.92) = 0.0248 | | 3СтСуе = ? | Суе = (3*0.0248)/0.0529 = 1.406 | | Мэ = uэ/ан | Мэ = 111.605/322.7 = 0.346 | | ?э = f(Cy;Mэ) (град.) | ?э = 10019' | | ?э = ?э + ?э | ?э = 10019'+6042' = 1701' | | |
а н - скорость звука на высоте 4500 м (справочно) а н = 322,7 м/с По характеристикам профиля строим графическую зависимость Су = f(?) для соответствующего Мэ (рис.2) и находим ?. На рис.1 указываем углы ?э, ?э, ?э строим профиль элемента лопасти, скоростную систему координат. Построим графическую зависимость Cxp=f(?) по характеристикам профиля NACA 23012 (Приложения 2) для соответствующего числа М (рис.2) находим Сxpэ и переходим к расчету ?Yэ и ?Xэ (таблица 3). Таблица 3 |
Cxpэ = f(?y;Mэ) | Cxpэ = 0.024 | | ?Yэ = Суе *(?uэ2/2)*b*?r | ?Yэ = 1.406*(0.0792*111.6052/2)*0.402*0.1 = 27.879 | | ?Xpэ = Сxpе *(?uэ2/2) *b*?r | ?Xpэ = 0.024*(0.0792*111.6052/2)*0.402*0.1 = 0.476 | | |
?Yэ и ?Xpэ строим схему сил (рис.1), где ?Rэ, ?Tэ, ?Xэнв определяют графически. ?Rэ = 27,882 кгс ?Tэ = 27,632 кгс ?Xэнв = 3,726 кгс Раздел 2 По формулам, представленным в табл.4, определяем момент сопротивления вращения НВ и мощность потребную для создания заданной тяги. Таблица 4 |
Cxpэ? mкp = ?*CT* vCT 4 | mкp = ?*0,0248*v0,0248+(0,024*0,0529)/4 = 0,0023 | | ?(?R)2Mc = mкp* * FомR (кг*м) 2 | Mc =0,0023*(0,0792*(21,991*7,25)2)/2*165,13*7,25 = 2771,743 кг м | | Nn = M?/75 (л.с.) | Nn = (2771,743*21,991)/75 = 812,712 л.с. | | |
Раздел 3 Определив Vхнв и Суэ при вычислении винта со скоростью V=180 км/час (таблица 5), можно перейти к расчету (таблица 6) и графическому построению (рис.3) зависимостей Wrэ = f(?) и Тэ = f(?). Таблица 5 |
Vхнв = V*cosA (м/с) | Vхнв = 180/3,6*cos(-100) = 49.24 м/с | | Vунв = V*sinA (м/с) | Vунв = 180/3,6*sin(-100) = 8.68 м/с | | 2Т Суэ = kF?(?2r2+ ? Vхнв2) | Суэ = 2*3800/(3*10,5*0,0792*(21,9912*5,0752+?*49,242)) = 0,223 | | |
Таблица 6 |
?, град. | 00 | 300 | 600 | 900 | 1200 | 1500 | 1800 | 2100 | 2400 | 2700 | 3000 | 3300 | 3600 | | Wrэ=?rэ+ +V*cosA*sin? (м/с) | 111,6 | 136,22 | 154,25 | 160,84 | 154,25 | 136,22 | 111,6 | 86,99 | 68,96 | 62,365 | 68,96 | 86,99 | 111,6 | | ?Тэ=Суэ(?(Wrэ)2)/2* *b ?r (кгс) | 4,421 | 6,587 | 8,447 | 9,184 | 8,447 | 6,587 | 4,421 | 2,686 | 1,688 | 1,38 | 1,688 | 2,686 | 4,421 | | |
Далее рассчитываем диаметр зоны обратного обтекания и графически определяем участки обратного обтекания лопасти в азимутах ? = 2100 и 3000 (рис.4) dоб = (V*cosA)/ ? (м) dоб = (50*cos(-100))/21.991 = 2.24 м для построения треугольника скоростей элемента лопасти в азимутах ?=900 и 2700 (рис.5) определяем суммарную осевую скорость движения НВ. Wунв = Vунв+V1 (м/с) V1 = T/(2?Fом ? V) (м/с) V1 = 3800/(2*0.0792*165.13*0.92*50) = 3.16 м/с Wунв = 8,68+3,16 = 11,84 (м/с)
|
|
|
