Практическая аэродинамика дельтаплана (Азарьев И.А., Горшенин Д.С., Силков В.И., 1992 - Практическая аэродинамика дельтаплана), страница 18

Второй режим соответствует нулевой мощности двигателя, иа которой двигатель раскручивается за счет энергии набегающего воздуха. Этот режим называют режимом авторотации, и на нем винт создает небольшую отрицательную тягу без затрат мощности. «,Д Ториозной репке Рис. 5.7. Характерные режимы работы воздуиииио ииити ттттттл о$гЫа.зрЬ.ги — Самолет своими Дальнейшее увеличение скорости полета приводит к возрастанию отрицательной тяги и появлению избыточной мощности. Это режим ветряка.

Режимы авторотацнн и ветряка характерны для турбовннтового двигателя. Поршневой двигатель имеет большое внутреннее сопротивление н при его выключении винт останавливается. Указанная диаграмма относится к винту фиксированного шага. Для того чтобы расширить области эффективного применения винта, его выполняют с изменяемым шагом (ВИШ). Такой винт изменяет угол установки в зависимости от мощности двигателя и скорости набегающего потока. 5.2.5. Подбор винта Воздушный винт на ЛА подбирают исходя нз расчетных условий полета, характеристик двигателя н условий эксплуатации.

Расчетные условия полета зависят от типа ЛА и особенностей его применения. Для МДП это условия взлета, набора высоты и горизонтального полета. Характеристиками двигателя являются расчетная частота вращения двигателя (вала редуктора) н мощность. Условия эксплуатации предъявляют к винтам специальные требования. Это — допустимый диаметр винта, уровень шума, материал, нз которого будут делать винт, н другие. Ориентировочный выбор двигателя для разрабатываемого мотодельтаплана можно сделать на основании данных статистики, в частности, опираясь на такой критерий, как энерговооруженность, выражаемый отношением максимальной мощности к массе ЛА А) „/т.

Для современных мотодельтапланов оио находится в пределах О,!4 ... 0,22. Задавшись величиной данного отношения н зная массу проектируемого ЛА т, определяют максимальную мощность Ориентируясь на полученную величину, выбирают соответсгвующий двигатель. Для него должна быть известна внешняя характеристика — зависимость мощности от частоты вращения Ф (и). Внешняя характеристика получена пря полностьв открытой дроссельной заслонке. По этой характеристике выбирают расчетную мощность н частоту вращения.

При этом чаще ориентируются иа мощность, при которой двигатель имеет минимальный удельный расход топлива. Обычно это номинальный режим, на котором разрешается длительная работа. Таким образом, дальнейшая задача заключается в следую|кем; зная расчетные режимы полета, расчетные величины оборотов и мощности, а также специальные конструктивные и эксплуатационные требования, необходимо подобрать такой винт, кото- 103 тттттт.то$4Ь-!а.зрЬ.ги — Самолет своими руками?.' лз Фу зрр л, лт лг и дя тд 41 дм Рис. 6.8 Внешняя и дроггеаьим ..а- ракгеристики двигателя Рве.

З.г1. Тяга винта в зависимости от его диаметра при постоянной частоте вращения л = 6000 об1мин рый обеспечил бы наибольшую полезную работу силовой установки в целом. Предположим, мы выбрали двигатель, внешняя характеристика которого Фв (л) представлена на рис. 5.8 кривой Ат, А,, Аа. Пусть на этой характеристике расчетной точкой является А,, соответствующая расчетным значениям частоты вращения л, н мощности Фа. Исходя нз полета на заданной высоте определим плотность воздуха р, Задаем илн выбираем (при отсутствии конкретного винта) диаметр Р н ряд значений коэффициента Для выбранных значений р, Р и р, используя формулу (5.8), получим уравнение кубической параболы вида з У =/гл„ где й = ррР'.

Для разных значений 8, соответствующих определенным зна- ченням Р„гр, й1, получим ряд кривых, изображенных иа рис. 5.8 в виде парабол 1, 2 и 3, так называемых дроссельных или винтовых характеристик. Точки нх пересечения с характеристикой двигателя А,, А, н А, дают частоту вращения и мощность, соответствующие выбранным режимам. Точка А, показывает, что двигатель работает на заниженных оборотах н ие выходит на расчетную мощность. В таких случаях говорят: влит тяжел, т. е.

угол гр велик. Точка А, дает значение оборотов вьцпе допустимых (винт легкий). Точка Аз показывает, что двигатель работает на расчетном режиме. Величина Рр„, определяется по формуле (5.8). Прн известной скорости полета можно определить Хр„, по формуле (5.2), Дальнейшая задача заключается в том, чтобы подобрать та- ~ кой винт, который бы имел наггбольц1ий КПД. 1 Зная Р н дэ по номограмме, приведенной на рнс, 5.6, опреде- ! ляем КПД н шаг винта, а затем во формулам (5.9) н (5,!О)— коэффициент а и тягу.

Проведя аналогичные расчеты для других 104 чачава.то$сЬ-!а.зрЬ.ги — Самолет своими р Таблица 5.2 диаметров, можно пог.-гроить зависимость Р = / (Р ), вид которой приведен на рис. 5.9. Максимальное значение тяги Ррве соответствуег оптимальному диаметру винта с оптимальным значением гр или /г. Расчеты показывают, что для получения максимальной тяги для такого малоскоростного аппарата как мотодельтаплан необходимо ставить редуктор и увеличивать диаметр винта.

В этом случае расчеты проводят для нескольких частот вращения двигателя н диаметров винта. Сочетание Р, гр и и, определяющее наибольшую тягу, и будет расчетным. Коэффициент редукции Р,м 09 1,0 !.2 0,14 0,13 ~ 0,039 0,023 0,014 0,009 0,45 0,48 0,42 г!в 0.4 0,28 0,55 й 0,7 0,38 0,03 Р, Н 937 !046 889 1000 Пример рваче~в. 1гадобрзгь воздушный винт для мотодельтвплзнз, который должен выполнять основную часть полета нз скорости 54 км/ч (!5 и/с) у земли (ра = 1,225 кг/лгэ), Ъ'станввливвемый двигагель имеет расчетную мощность гч = = 48 л.с. (35328 Вт), частоту ар~щения и= 6500 об/мин (па= 108 об/с).

Расчет выполни~ь для двух вариантов. двигатель без редуктора и двигатель с редуктором. Винт серии ДБС-1 имеет обобщенную характеристику, представленную нв риа. 5 б. Последов» ~ ель ность расчета, А. Даагагаааь йаз редуктора 1. Задаемся ридом значений диаметра винта Р = 0,9; 1,0; 1,1; 1.2 н по формулам (5.6) и (5,2) вычисляем расчетные значения р и )г, например: 35 328 0,023 ! 5 0,139 0 ! 225.! ОбзРь Рь Рвач — ! ОВР— Р Полученные рвечшные в~личины записываем соответственно во вторую и третью строки тзол 5.2 для каждого значения диаметра винта. 2.

По каждой паре значений )г и 8 по графику, приведенному нв рис. 5.6, определяем КПД Чв, поступь й винта и записываем в четвергую и пятую строки твбвицы. 3. По формуле (5.!0) вычиалием коэффициент г!вб 0,4-0,039 а= — "=- ' ' =О,! ит. д. Х О,!5 !05 пдв/пв. Следует отметить, что ыгоч расчет определяет тягу изолированного винта, а с учетом местных потерь на сопротивление частей ЛА, попадающих в воздушну!о струю от винта, полученную тягу необходимо уменьшить на 15 .. 20%. Настоящие работы проводят для различных серий винтов, что позволяет выбрать оптимальный винт. чтчтчт.то — а.зр .ги — амолет своими руками?.' 4.

По формуле (5.9) определяем тягу винта Р = арл Р = 1.225. !Озза()ч е = 14 коза()'. 7гр Теперь можно построить эавя- снмосгь тяги и швга винта от его здйд .ИЖ л о"г гон днзметрз (см. рнс. 59), Рис. 5.!О. Тяга взята в зависимости от Из расчета следует, что без речастоты вращения прн постоянном дна- дуктора нзнбольшую расчетную метре Р = 1,5 м тягу Р = 1050 Н создает винт СЛВ-1 (Рв = 1,! м), шзг которого Ь = 0,38. Зто тяга нзолнроввнного винта, а с учетом потерь фактическая тяга будет на ! 5 ...

20',4 меньше. Б, Винт с редуютюром, диаметр Р = 1,5 м Определить тягу, козффкцнент редукции н швг винта. Расчет. Рассмотрим такой же винт, квк и в первом варианте. Расчет ведем для ряда значений Чегго!ы врзщення винта н в соответствнн с изложенной выше методнкой Результаты расчета прнведены на рнс.

5 !О. Нанбольшзя расчетная тяга Р = ! 200 Н получится у винта с параметрами Ь = 0,5; л = 3250 об/мнн. Козффнцнент редукции лдв 5500 ! = — = — = 2. лв 3250 Таким образом, винт Рэ = 1,5 м с редуктором 1= 2 создает тягу больше чем винт Р„= 1,1 м без редуктора нз !50 Н, т. е. на 15т(, и конструктор может решить вопрос, что ему выгоднее — сделать редуктор нлн нет. 5.2.6. Высотно-скоростные характеристики Для расчета летных н взлетно-посадочных характеристик необходимо определить тягу силовой установки на различных скоростях н высотах полета, так называемые высотно-скоростные характеристики (ВСХ) н дроссельные характеристики. Высотно-скоростные характеристики Порядок расчета ВСХ следующий.

1. На высоте Н = 0 в стандартных условиях задаемся рядом скоростей У„У, .... Для каждой скорости находим )ь„3 2. Для выбранного шага винта и Х определяем по номограмме. изображенной на рнс. Б.б, значения т)„ы т), ... и далее из формулы (5.10) определяем коэффициенты а„а, ... — Ч Р 042 0.0!5 Л О,!23 Здесь принято, что коэффициент Р не зависит от скорости полета. Это предположение справедливо для малых значений скорости (до 100 км(ч). Если скорость нзмениется существенно, 106 то коэффициент 3 будет уменьшаться. При этом винт будет увеличивать частоту вращения, как это следует из формулы (5.6): 3.

По формуле (5.9) определяем тягу винта Р = арл~Р~ = = 0,51.1,225 108 .1,1 юО Изнар Рис. о.!! . Изменение тяги от скорости: — — — нзалнро анния и нт. нннт и наннананне Мдп = 1080 Н (Ун = )Уо 4 н Рн = РеА, где А = 1 11 н и / — а Значение А дано на рис. 5.12, а высотно-скоростные характеристики представлены на рис. 5.13, 107 Теперь можно построить зависимость тяги винта от скорости полета. Следует отметить, что таким образом определена тяга изолированного винта. Так как перед винтом (нли за ннм) находятся двигатель и элементы конструкции, препятствующие потоку воздуха к винту, то условия его работы значительно ухудшаются. Появляются так называемые установочные потери, и тягу винта следует уменьшить на 15 ... 20ае в зависимости от загромождения потока. Тяга, полученная на расчетном режиме двигателя, называется располагаемой и является наибольшей для данной силовой установки, Значения располагаемой тяги для рассмотренных вариантов представлены на рис.