БИБЛИОТЕКА
Гость!
Вход

главная страница

новости проекта
опросы
соревнования

авиамодели
воздушные змеи
ла
библиотека

гостевая
раздел авиационной литературы

О взаимосвязи параметров воздушного винта

Source unknown

Не секрет, что все параметры самолёта взаимосвязаны. Изменение одного из параметров может вызвать значительное изменение всех характеристик самолёта. Поэтому считаю очень полезным дать возможность конструктору "поиграть" со всеми параметрами самолёта, посмотреть их взаимное влияние. Считаю, что главное для самолёта общего назначения - обеспечить его хорошее поведение в воздухе. Полёт на нём должен доставлять удовольствие, ощущение комфорта и надёжности.
"Хорошее поведение самолёта в воздухе" понятие довольно субъективное. Попытаюсь сформулировать его следующим образом: Самолёт не пилотажный - вертикальная маневренность не является определяющим фактором. Он должен иметь хорошую устойчивость и управляемость, а также должен выполнять горизон-тальные маневры с допустимой перегрузкой надёжно, без попадания в аварийные ситуации. Думаю, что "хорошим поведением" будет отличаться самолёт, оптимизированный на максимальную горизонтальную маневренность. То есть иметь макси-мальный запас по углу атаки и мощности на вираже.
В качестве небольшого отвлечения рассмотрим поведение самолёта на вираже после совершения ошибки. А именно: после входа в вираж скорость начинает падать, так как для полёта с перегрузкой требуется повышенная мощность. Хорошо, если есть запас мощности двигателя и скорость стабилизируется на какой-то определённой величине, а если нет? Тогда, пытаясь сохранить режим полёта, добираем ручку, переходим критический угол атаки и вылетаем из виража по касательной со следующим букетом неприятностей. Самолёт с креном на малой скорости, крыло не несёт, элероны малоэффективны, вращение вокруг вертикальной оси продолжается, усугубляя срыв.
Стабилизатор, конечно, быстро остановит вращение. Но это "быстро" явно недостаточно. Если срыв несимметричный, то можно угодить в перевёрнутый штопор со всеми вытекающими. Если симметричный, то всё равно не отделаться простым опусканием носа и набором скорости. Пока разберёшься, что произошло, самолёт уже потерял несколько десятков метров высоты и находится в отвесном пикировании. Автор проделывал подобные эксперименты на радиоуправляемой модели. Потеря высоты при этом составляла на глаз около 100 м (если она была, а была она не всегда). Настоятельно не рекомендую повторять подобные эксперименты на реальных аппаратах (да и на радиоуправляемых тоже).
Итак, задача определить предельные безопасные параметры самолёта на вираже - угол крена, перегрузку и скорость - и именно для этой скорости подобрать винт. Задачка вроде бы простая, однако, в литературе, в такой постановке, я её не встречал. Надеюсь, мои размышления и окажутся кому-либо полезными. Ниже кратко излагаю этапы решения этой задачки:

1. Для начала построим графики потребной мощности при нормальной нагрузке.
2. Выберем на графике точку, соответствующую максимально безопасному коэффициенту Су.
3. Определим в этой точке Cxi (коэффициент индуктивного сопротивления), и сделаем его постоянным (как бы с увеличением скорости самолёт догружается балластом или входит в вираж со всё увеличивающейся перегрузкой), затем достроим график до максимальной скорости. Получим следующую картинку (жирная линия на графике). Эта линия - "граничная линия" - определяет две области левее и выше "граничной линии" - превышение Су безопасного - полёт в этой зоне опасен. Правее и ниже - реальные безопасные режимы полёта.
4. Затем проведём на графике горизонтальную линию, соответствующую мощности вашего двигателя на данной высоте, умноженной на максимальный КПД, на который вы можете рассчитывать (обычно 0,75).

И мы получим скорость, на которую рекомендую рассчитывать винт, значение перегрузки и крен виража, которые настоятельно не рекомендуется превышать.
О том, как строить графики потребной и располагаемой мощностей, хорошо описано в литературе (в "Бадягине" например). Этот алгоритм в довольно упрощён-ном варианте реализован на Exel. Не поленитесь, если есть компьютер, составьте такую табличку с графиками (или спишите у меня), "поиграйте" с различными параметрами проектируемого аппарата (особенно с эффективным удлинением). Очень рекомендую построить графики потребных мощностей для различных перегрузок и графики располагаемых мощностей. Эта картинка достаточно наглядно показывает, какие есть запасы, на что способен самолёт с таким двигателем, с таким фюзеляжем, с такой площадью и таким размахом.
При построении графика располагаемых мощностей в качестве нулевого приближения я брал эмпирическую формулу КПД винтов изменяемого шага из "Бадягина", просто "поджимал" график коэффициентами по высоте (до 0,75) и по скорости (смещал экстремум на скорость, определённую в пункте 4). В небольшой окрестности формула даёт удовлетворительные результаты и похожую на правду картинку. Однако думаю, не следует ею пользоваться при расчёте взлётных режимов. Кроме того, с целью упрощения расчётов сделаны следующие допущения: коэффициент сопротивления считаем постоянным, коэффициент подъёмной силы считаем линей-ным (в зоне правее и ниже "граничной линии" это всегда соответствует действительности). Непривычная картинка (точнее сказать, неправильная, нереальная) в зоне левее и выше "граничной линии" пусть не смущает, эти режимы полёта будем считать недопустимыми и в нашем случае вообще не будем рассматривать.



Исходные параметры см. в табл. 1.


Вес, кг 230
Площадь крыла, кв. м 20
Удлиннение 5,5
Размах, м 10,49
Хорда (САХ), м 0,52
Cx0*S фюзеляжа 0,23 Считаем по "Бадягину"
Cx0 крыла 0,0117 Можно посчитать по "Бадягину", но если взять атлас - у всех профилей во всем полетном диапазоне будет меньше
Плотность воздуха 0,124 Малая высота
Мощность, л.с. 25 Что реально может дать двигатель
Мощность, КВт 18,375
Мощность, КВт*0,75 13,781 На что примерно можно расчитывать в лучшем случае
Cy безопасное 1,2 Коэфф. подъемной силы, на котором безопасно лететь
Коэффициент перегрузки 2,37
Скорость виража, м/с 36,5 Скорость в точке пересечения граничной линии с горизонтальной линией максимальной располагаемой мощности
Перегрузка при этом 2,37
Угол крена, градусы 65,05

Цветом выделены поля, в которые заносятся исходные данные. Все остальные параметры расчетные.


Какие выводы можно сделать, рассмотрев эти графики?

1. Можно наглядно представить область безопасного полёта.
2. Определить конкретные и обоснованные ограничения по скорости, углу кре-на и перегрузке при выполнении разворота. В данном случае: если прямолинейный полёт происходит на малой высоте со скоростью 147 км/час, можно выполнить разворот с креном, не превышающим 65 градусов и перегрузкой, не превышающей 2,37, при этом скорость не должна упасть ниже 131,4 км/час.
3. Очень хорошо видно, как влияет удлинение на маневренность самолёта. Самолёт с малым удлинением крыла значительно теряет и в максимальной скоро-сти, и в скорости разворота при одинаковой мощности.

Ну, вот и всё пока. Смотрите графики, делайте свои выводы.
Буду, признателен за критику, отвечу (если смогу) на все вопросы.

К сожалению, в статье не был указан адрес её автора. Возможно, если очень нужно, можно было бы обратится в редакцию журнала. но это очень хлопотно, да и вряд ли можно надеятся на ответ.
Остается только поблагодарить автора за статью, и некоторые расчеты выполнять самостоятельно.

Опубликовал:
загрузок 1747 (размещено 1 Января 1970)

версия для печати

>> хотите задать вопрос или есть что сказать?
Написать комментарий

Имя:
 :)  ;)  :(  >:-[
 :D  B)  :-/  :-o
Охраняется законом об авторском праве. При использовании материалов ссылка на источник обязательна.