148036 (Расчёт взлётной массы и компоновки вертолёта), страница 2

- степень дросселирования двигателя на чрезвычайном режиме работы,

n=2 - количество двигателей вертолета.

,

,

3.5.5 Расчет потребной мощности двигательной установки

Для расчета потребной мощности двигательной установки выбирается максимальной значение удельной приведенной мощности:

.

Потребная мощность N двигательной установки вертолета будет равна:

,

где m₀₁ - взлетная масса вертолета,

g = 9.81 м²/с - ускорение свободного падения.

Вт,

3.6 Выбор двигателей

Принимаем два турбовальных двигателя ВК-2500(ТВ3-117ВМА-СБ3) общей мощность каждого N=1,405∙10⁶ Вт

Двигатель ВК-2500(ТВ3-117ВМА-СБ3) предназначен для установки на вертолеты новых поколений, а также для замены двигателей на существующих вертолетах для повышения их летно-технических характеристик. Он создан на базе серийного сертифицированного двигателя ТВ3-117ВМА и производится на ФГУП «Завод имени В.Я. Климова».

4. Расчет массы топлива

Для расчета массы топлива, обеспечивающей заданную дальность полета, необходимо определить крейсерскую скорость V_кр. Расчет крейсерской скорости выполняется методом последовательных приближений в следующей последовательности:

а) принимается значение крейсерской скорости первого приближения:

км/час;

б) рассчитывается коэффициент индукции I_э:

при км/час

при км/час

в) определяется удельная мощность , потребная для привода несущего винта в полете на крейсерском режиме:

,

где - максимальное значение удельной приведенной мощности двигательной установки,

- коэффициент изменения мощности в зависимости от скорости полета V_кр1, рассчитываемый по формуле:

.

г) Рассчитывается крейсерская скорость второго приближения:

.

д) Определяется относительное отклонение скоростей первого и второго приближения:

.

При производится уточнение крейсерской скорости первого приближения V_кр1, она принимается равной рассчитанной скорости второго приближения . Затем расчет повторяется с пункта б) и заканчивается при условии .

Удельный расход топлива рассчитывается по формуле:

,

где - коэффициент изменения удельного расхода топлива в зависимости от режима работы двигателей,

- коэффициент изменения удельного расхода топлива в зависимости от скорости полета,

- удельный расход топлива на взлетном режиме.

В случае полета на крейсерском режиме принимается:

;

;

при кВт;

при кВт.

кг/Вт∙час,

Масса топлива затрачиваемого на полет m_т будет равна:

где - удельная мощность, потребляемая на крейсерской скорости,

- крейсерская скорость,

L - дальность полета.

кг.

5. Определение массы узлов и агрегатов вертолета.

5.1 Масса лопастей несущего винта определяется по формуле:

,

где R - радиус несущего винта,

- заполнение несущего винта,

кг,

5.2 Масса втулки несущего винта рассчитывается по формуле:

,

где k_вт - весовой коэффициент втулок современных конструкций,

k_л – коэффициент влияния числа лопастей на массу втулки.

В расчете можно принять:

кг/кН,

,

следовательно, в результате преобразований мы получи:

Для определения массы втулки несущего винта необходимо рассчитать действующую на лопасти центробежную силу N_цб (в кН):

,

кН,

кг.

5.3 Масса системы бустерного управления, в которую входят автомат перекоса, гидроусилители, гидросистема управления несущим винтом рассчитывается по формуле:

,

где b – хорда лопасти,

k_бу - весовой коэффициент системы бустерного управления, который можно принять равным 13,2 кг/м³.

кг.

5.4 Масса системы ручного управления:

,

где k_ру - весовой коэффициент системы ручного управления, принимаемый для одновинтовых вертолетов равным 25 кг/м.

кг.

5.5 Масса главного редуктора зависит от крутящего момента на валу несущего винта и рассчитывается по формуле:

,

где k_ред – весовой коэффициент, среднее значение которого равно 0,0748 кг/(Нм)^0,8.

Максимальный крутящий момент на валу несущего винта определяется через приведенную мощность двигательной установки N и частоту вращения винта :

,

где ₀ - коэффициент использования мощности двигательной установки, значение которого принимается в зависимости от взлетной массы вертолета m₀:

при m₀ < 10 тонн

при 10 25 тонн

при m₀ > 25 тонн

Н∙м,

Масса главного редуктора:

кг.

5.6 Для определения массы узлов привода рулевого винта рассчитывается его тяга T_рв:

,

где M_нв – крутящий момент на валу несущего винта,

Lрв – расстояние между осями несущего и рулевого винтов.

Расстояние между осями несущего и рулевого винтов равно сумме их радиусов и зазора между концами их лопастей:

,

где - зазор, принимаемый равным 0,15…0,2 м,

- радиус рулевого винта, который в зависимости от взлетной массы вертолета составляет:

при т,

при т,

при т.

м,

м,

Н,

Мощность N_рв, расходуемая на вращение рулевого винта, рассчитывается по формуле:

,

где ₀ – относительный КПД рулевого винта, который можно принять равным 0,6…0,65.

Вт,

Крутящий момент M_рв, передаваемый рулевым валом, равен:

Н∙м,

где - частота вращения рулевого вала,

с^-1,

Крутящий момент, передаваемый трансмиссионным валом, Н∙м, при частоте вращения n_в=3000 об/мин равен:

Н∙м,

Н∙м,

Масса m_в трансмиссионного вала:

,

где k_в – весовой коэффициент для трансмиссионного вала, который равен 0,0318 кг/(Нм)^0,67.

кг,

Масса m_пр промежуточного редуктора равна:

где k_пр – весовой коэффициент для промежуточного редуктора, равный 0,137 кг/(Нм)^0,8.

кг,

Масса хвостового редуктора, вращающего рулевой винт:

,

где k_хр - весовой коэффициент для хвостового редуктора, значение которого равно 0,105 кг/(Нм)^0,8

кг.

5.7 Масса и основные размеры рулевого винта рассчитываются в зависимости от его тяги T_рв.

Коэффициент тяги C_рв рулевого винта равен:

,

Заполнение лопастей рулевого винта _рв рассчитывается так же, как для несущего винта:

где - допускаемое значение отношения коэффициента тяги к заполнению рулевого винта.

Длина хорды b_рв и относительное удлинение _рв лопастей рулевого винта рассчитывается по формулам:

,

,

где z_рв - число лопастей рулевого винта.

Масса лопастей рулевого винта m_лр рассчитывается по эмпирической формуле:

,

кг

Значение центробежной силы N_цбр, действующей на лопасти рулевого винта и воспринимаемой шарнирами втулки,

Масса втулки рулевого винта m_втр рассчитывается по такой же формуле, как для несущего винта:

,

где N_цб - центробежная сила, действующая на лопасть,

k_вт - весовой коэффициент для втулки, принимаемый равным 0,0527 кг/кН^1,35

k_z - весовой коэффициент, зависящий от числа лопастей и рассчитываемый по формуле:

.

кг

5.8 Расчет массы двигательной установки вертолета

Удельная масса двигательной установки вертолета _дв рассчитывается по эмпирической формуле:

,

где N - мощность двигательной установки.

Масса двигательной установки будет равна:

кг.

5.9 Расчет массы фюзеляжа и оборудования вертолета

Масса фюзеляжа вертолета рассчитывается по формуле:

,

где S_ом - площадь омываемой поверхности фюзеляжа, которая определяется по формукле:

м²,

m₀ – взлетная масса первого приближения,

k_ф - коэффициент, равный 1,7.

кг,

Масса топливной системы:

,

где m_т - масса затрачиваемого на полет топлива,

k_тс - весовой коэффициент, принимаемый для топливной системы равным 0,09.

кг,

Масса шасси вертолета равна:

,

где k_ш - весовой коэффициент, зависящий от конструкции шасси:

- для не убираемого шасси,

- для убираемого шасси.

кг,

Масса электрооборудования вертолета рассчитывается по формуле:

,

где L_рв – расстояние между осями несущего и рулевого винтов,

z_л – число лопастей несущего винта,

R – радиус несущего винта,

_л – относительное удлинение лопастей несущего винта,

k_пр и k_эл - весовые коэффициенты для электропроводов и другого электрооборудования, значения которых равны:

,

.

кг,

Масса прочего оборудования вертолета:

,

где k_пр - весовой коэффициент, значение которого равно 2.

кг.

5.10 Расчет взлетной массы вертолета второго приближения

Масса пустого вертолета равна сумме масс основных агрегатов:

Взлетная масса вертолета второго приближения m₀₂ будет равна сумме:

где m_т - масса топлива,

m_гр - масса полезного груза,

m_эк - масса экипажа.

кг,

6. Описание компоновки вертолета