Файл: Лалетин К.Н. Практическая аэродинамика вертолета Ка-26 учеб. пособие.pdf

раллельная плоскости концов лопастей

ны земли условно считают, что направление силы веса в равнинной местности совпадает с перпендикуляром к земной поверхности.

При работе несущих винтов планер вертолета обдувается индуктивным пото­ ком. Поэтому на планере в направлении индуктивного потока создается сила вредного сопротивления, соответствующая отрицательной подъемной силе планера в поступательном полете Кпл.

Для сохранения постоянной высоты на режиме висения или для постоянства вертикальной скорости на вертикальных режимах по­ лета сила веса и отрицательная подъемная сила планера должны быть уравновешены аэродинамической силой несущих винтов:

fl = G + | — Упл|.

Если считать эквивалентный винт соосной несущей системы жестким, то аэродинамическая сила является силой тяги: R = T. Таким образом,

Т = G + | — Упп| или

Т — Упл — Т — АТ = Too = G.

и уравнения движения на вертикальных режимах полета и висении принимают вид:

Ш = 0; Т0о = G.

В общем случае раепредление давлений по поверхности плане­ ра при обдуве индуктивным потоком неравномерное. В пределах допусков различны регулировки несущих винтов. Поэтому по пер­ пендикуляру к траектории полета (параллельно поверхности зем­ ли) могут возникнуть неуравновешенные аэродинамические силы. Для выполнения вертикальных режимов и висения в этом случае

необходимо отклонить аэродинамическую силу несущих винтов в сторону, противоположную действию неуравновешенной силы, что­ бы добиться 2А = 0.

Аналогичными должны быть действия при выполнении эксплуа­ тационного висения или вертикальных режимов (рис. 43). При этом для отсутствия продольных смещений необходимо, чтобы —Х = = АПл, а для отсутствия боковых смещений (например, при боко­ вом ветре) Z —Z nsl.

В летной эксплуатации контрольные висения выполняются перед каждым вылетом для определения центровки вертолета, исправности органов управления и агрегатов вертолета, правильности расчета взлетного веса. Контрольные висения выполняются и при вертикальных посадках для уточнения места приземления, проверки правильности определения посадочного веса, снятия нагрузок с команд­ ных рычагов управления. При невозможности приземления на режиме висения осуществляется разгрузка и погрузка вертолета. На режиме висения могут вы­ полняться различные специальные работы. Этот режим является одним из основ­ ных в учебных полетах и при тренировках.

Переход на контрольное висение перед каждым вылетом осуществляется на режиме вертикального подъема. Вертикальные подъем и снижение выполняются в учебных целях, при тренировках и выполнении специальных работ и при верти­ кальном взлете или посадке.

§ 2. ТЯГА НЕСУЩИХ ВИНТОВ НА РЕЖИМЕ ВИСЕНИЯ

Тяга, создаваемая несущим винтом, по теории элемента лопасти может быть определена по основному закону сопротивления воздуха:

двигателя является взлетный. Поэтому при нахождении максимальной тяги несу­ щего винта коэффициент крутящего момента берется из формулы для крутящего

По аэродинамическому расчету максимальная свободная тяга несущих винтов вертолета Ка-26 в стандартных атмосферных условиях на уровне моря равна 3270 кГ. Но различные несущие винты имеют геометрические параметры, отличающиеся в преде­ лах допуска от расчетных, Отличаются и характеристики двигате­

66

ля, и регулировки управления. Поэтому для вертолета Ка-26 в стандартных атмосферных условиях на уровне моря принята сво­ бодная тяга 7'тах = 3200—2% кГ.

Для повышения безопасности полетов предлагается считать свободную тягу вертолета в стандартных атмосферных условиях близкой к нижнему пределу допуска, т. е. 3150 кГ.

При увеличении барометрической высоты тяга несущих винтов уменьшается, так как уменьшается плотность воздуха, давление за нагнетателем и мощность невысотных двигателей М-14В-26. Изме­ нение мощности двигателя может быть учтено по формуле

69

ловок цилиндров в диапазоне 140—200° С снижает свободную тягу несущих винтов примерно на 40 л. с.

Однако температура воздуха на входе в карбюратор для улуч­ шения смесеобразования должна быть не менее +15° С, поэтому при температуре +5° С и ниже необходимо подогревать воздух, входящий в карбюратор. На вертолете Ка-26 система подогрева выполнена таким образом, что при открытии заслонки не только повышается температура воздуха при входе в карбюратор, но и понижается давление, потому что увеличиваются гидравлические потери. Потери давления будут зависеть от подогрева воздуха (угла открытия заслонки) и будут максимальными, если поступ­ ление воздуха из ресивера полностью перекрыто. Если температу­ ра на входе в карбюратор увеличивается с 10 до 20—25°, то это уменьшает давление наддува на 22 мм рт. ст. Рост же температу­ ры на входе в карбюратор до 30—35° С снижает давление наддува на 24 мм рт. ст. Изменение давления наддува на 10 мм рт. ст. приводит к изменению тяги на 50—60 кГ.

На величину свободной тяги винтов влияет также угол отгиба триммерных пластин лопастей. Увеличение угла отгиба уменьшает свободную тягу винтов, поэтому не следует для снижения усилий на рычаге «шаг-газ» при отключенной гидросистеме чрезмерно уве­ личивать отгиб пластин. При увеличении отгиба от 29 до 32 мм при выключенной гидросистеме на режиме висения усилие на ры­ чаге «шаг-газ» не превышает 16 кГ, но тяга уменьшается на 20—30 кГ. Увеличение же отгиба пластин больше допустимого в диапазоне 32—35 мм снижает тягу примерно на 120 кГ.

На рис. 45 показана зависимость свободной тяги несущих вин­ тов от барометрической высоты и температуры наружного возду­ ха. При построении графиков принято: двигатели работают на взлетном режиме, отсутствуют перемещения вертолета относи­ тельно воздуха, при температурах наружного воздуха +25° С и более абсолютная влажность 18 мм рт. ст., а при более низких тем­ пературах относительная влажность 80%; при температурах же наружного воздуха выше + 5 ° С система подогрева воздуха, посту­ пающего в карбюратор, отключена и температура головок цилинд­ ров 190° С; при температурах наружного воздуха ниже +5° С тем­ пература воздуха на входе в карбюратор равна -|-15°С.

ГосНИИ ГА предлагает пользоваться графиками, при по­ строении которых принято: двигатели работают на взлетном режи­ ме, отсутствуют перемещения вертолета относительно воздуха, от­ носительная влажность равна 60%, температура головок цилинд­ ров— 210—230° С, температура воздуха на входе в карбюратор — + 15° С, свободная тяга в стандартных условиях на уровне моря—

3150 кГ [16].

На режиме висения с достаточной степенью точности можно считать, что потребная тяга равна по величине весу вертолета. Это допущение справедливо, так как вредное сопротивление пла­ нера от обдувки индуктивным потоком учитывается коэффициен­ том использования мощности двигателей.

70

а)

6)

Н,п

8 0 0

ойО

40 0

2G0

О

2 8 0 0 3 0 0 0 Т, к Г

Рис. 45. Зависимость свободной тяги несущих винтов от барометрической высоты и температуры наружного воздуха:

а — расчетная зависимость; б — по данным испытаний для стандартных условий:

/ — максимальная температура по рекомендациям ИКАО; 2 — минимальная температура для арктических условий; 3 — температура в условиях стандартной атмосферы; 4 — максимально допустимый вес вертолета

Для выполнения установившегося режима полета потребная тяга и тяга, создаваемая несущим винтом, должны быть равны, поэтому Тео—G.

П о т о л к о м в и с е н и я называется максимально возможная высота в стандартных атмосферных условиях, на которой вертолет на расчетном режиме работы двигателей с заданным полетным ве­ сом не перемещается относительно воздуха. Потолки висения вер­ толета Ка-26 в транспортных и сельскохозяйственных вариантах практически одинаковы.

На рис. 45, б показано изменение свободной тяги несущих вин­ тов в стандартных атмосферных условиях. Как видно из графика, при полетном весе 3085 кГ потолок висения вертолета равен 390 м, при полетном весе 2990 кГ — 690 м, а при максимальном взлетном весе потолок висения равен нулю.

Потолок висения вертолета в конкретных метеоусловиях может быть определен по рис. 45, а.

Высота посадочных площадок вертолета обычно больше потол­ ка висения, потому что при работе винтов вблизи экранирующей поверхности земли их тяга увеличивается.

Анализ материалов испытаний показывает, что практическое влияние земли на тягу начинается на высотах меньше 9,6 м от ко­ лес основного шасси до земли. Это расстояние соответствует высо­ те 13 м, если считать от середины расстояния между втулками не­ сущих винтов.

71

Рис. 46. Зависимость тя­ ги несущих винтов от вы­ соты висения над землей

Увеличение тяги несущих винтов при приближении к ровной поверхности, перпендикулярной оси конусов вращения, может быть объяснено по теории элемента лопасти. Чем меньше расстояние от винта до экрана, тем больше торможение индуктивного потока, меньше угол притекания и больше углы атаки элементов лопастей. Наибольший прирост тяги достигается к моменту приземления и

на режиме висения может быть еще меньше. В этих случаях уве­ личение тяги винта вблизи экрана может быть использовано для уменьшения потребной мощности. Это хорошо иллюстрируется кри­ выми рис. 47, построенными для тех же условий, что и на рис. 46.

Если же вертолет работает над вершинами холмов или их склонами, кониче­ скими ямами с большой крутизной стенок или цилиндрическими ямами, раститель­ ностью, превышающей толщину веерной струи под винтом или в плоском (косом) потоке,' над водной поверхностью, то эффект воздушной подушки уменьшается,

Рис. 47. Зависимость потребных зна­ чений наддува двигателей от высоты висения над землей при постоянных числах оборотов и различных полет­ ных весах

72