Аэродинамика самолета, страница 13

76 . Поляра самолета с учетом обдувки воздушным винтом1- без обдувки, 2- работа двигателя в номинале 3- работа двигателя на взлетном режимеУвеличение скорости полета уменьшает прирост аэродинамических сил.Чем больше мощность силовой установки, тем больше прирост аэродинамических сил.Для учета влияния обдувки воздушного винта на аэродинамические силы и их коэффициентыпроводится их перерасчет для наиболее характерных режимов силовой установкиИз Рис. 76 видно, что обдувка крыла увеличивает значения Су и Сх, причем Су увеличиваетсябольше, чем Сх.Чем больше углы атаки крыла, тем больше прирост Су. Так, для самолетов Як-52 и Як-55 навзлетном режиме работы двигателя на угле атаки α, равном 14°, прирост Су составляет примерно 0,4.Увеличение Сх за счет увеличения местной скорости воздушного потока на крыле происходит вменьшей степени, чем Су.

На угле атаки α, равном 16°, Сх возрастает на 0,046 или на 22% потому, чтоиндуктивное сопротивление обдуваемой части будет меньше, чем его величина для крыла вне струи отвинта.Улучшение аэродинамических характеристик самолетов Як-52 и Як-55 за счет обдувки отвоздушного винта корректирует некоторые параметры самолетов, например: скорость отрыва уменьшаетсяна 15...20%, а длина разбега - на 25...30%.(Приложение.

Описание работы винта В530-ТА-Д35)ВОЗДУШНЫЙ ВИНТ В530ТА-Д35Автоматический воздушный винт В530ТА-Д35 самолетов Як-52 и Як-55 двухлопастный, работаетсовместно с регулятором оборотов Р-2 по прямой схеме. На малый шаг винт переводится давлением масла иАЭРОДИНАМИКА САМОЛЕТА55центробежными силами лопастей, на большой шаг - центробежными силами противовесов иаэродинамическими силами лопастей.Автоматическая работа воздушного винта с регулятором оборотов обеспечивает поддержаниепостоянных оборотов, заданных летчиком, путем поворота лопастей в сторону увеличения или уменьшенияустановочного угла для изменения нагрузки на двигатель и снятия с винта наибольшего КПД.При отказе регулятора оборотов центробежные силы и аэродинамические силы лопастей переводятвинт на большой шаг, сохраняя безопасность полета.ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ВОЗДУШНОГО ВИНТА В530ТА-Д35Тип винтаТянущий, автоматический, изменяемого шагаСхема работыПрямаяПринцип работыГидроцентробежныйНаправление вращенияЛевоеДиаметр винта, м2,4Число лопастей двеМатериалСосна, дельта-древесина, фанера и стальная оковкаФорма лопастейВеслообразнаяУгол установки лопастей на 1000 мм:минимальный14030' ± 10'максимальныйДиапазон установки противовесаУгол установки противовесаМасса винта, кг34°30 ± 30'20°+40'25°40+2%СОВМЕСТНАЯ РАБОТА ВОЗДУШНОГО ВИНТА В530ТА-Д35 И РЕГУЛЯТОРА ОБОРОТОВ Р2Совместная работа воздушного винта и регулятора оборотов обеспечивает автоматическоеизменение шага винта и сохранение заданной частоты вращения коленчатого вала двигателя.Работа регулятора оборотов основана на гидроцентробежном принципе.

Необходимая частотавращения коленчатого вала двигателя задается изменением силы сжатия золотника вниз и подводом масла вцилиндр для перевода винта на малый шаг.Центробежные Г - образные грузики на малых оборотах (48% или 1400 об/мин) создаютцентробежные силы, недостаточные для перемещения золотника вверх даже при малом сжатии пружины, т.е. при положении рычага управления винтом «Большой шаг».Вследствие этого невозможно перевести винт на большой шаг при наддуве ниже 400 мм рт.

ст., чтосоответствует частоте вращения коленчатого вала 1300 об/мин при малом шаге.Таким образом, регулятор оборотов автоматически разгружает двигатель при любом положениирычага управления винтом, переведя винт на малый шаг во время посадки самолета и при остановкедвигателя. Это происходит потому, что зубчатая рейка не имеет кинематической связи с золотником и неможет удерживать его в верхнем положении.Перемещение золотника вверх осуществляется центробежными силами Г-образных грузиков,значение которых зависит от числа оборотов коленчатого вала двигателя. Коническая пружина перемещаетзолотник вниз во всех условиях, случаях, когда сила ее упругости больше центробежных сил Г-образныхгрузиков.РАБОТА ВОЗДУШНОГО ВИНТА И РЕГУЛЯТОРА ОБОРОТОВ НА РАВНОВЕСНОМ РЕЖИМЕПри работе на равновесных режимах (оборотах) (Рис.

77), когда мощность двигателя, скоростьполета и высота не меняются, центробежные силы Г-образных грузиков уравновешивают силу упругостиконической пружины и удерживают золотник в нейтральном положении. При этом масло, находящееся вполости цилиндра воздушного винта, оказывается закрытым в ней. Лопасти воздушного винта поддействием аэродинамических и центробежных сил противовесов стремятся повернуться в сторонуувеличения шага и переместить поршень воздушного винта вперед, а закрытое в цилиндре маслоудерживает поршень, являясь для него гидравлическим упором. Это удерживает лопасти от поворота,сохраняя шаг винта и обороты двигателя постоянными.Масло, нагнетаемое насосом регулятора, при работе на равновесных оборотах не расходуется инаправляется через редукционный клапан на вход в насос с давлением не выше 15 кгс/см2.АЭРОДИНАМИКА САМОЛЕТА56Если в полете увеличивается частота вращения коленчатого вала двигателя в результате повышениянаддува или увеличения скорости полета, растут центробежные силы Г-образных грузов, которые,преодолевая силу сжатия конической пружины, перемещают золотник вверх, открывая канал слива масла изцилиндра винта в картер двигателя.

Масло из нагнетательной полости насоса поступает через редукционныйклапан на вход в насос с давлением 15 кгс/см2 Лопасти винта под действием аэродинамических ицентробежных сил противовесов поворачиваются в сторону увеличения шага (Рис. 78), повышая нагрузкуна двигатель. При этом уменьшается число оборотов двигателя, снижаются центробежные силы Г-образныхгрузиков и коническая пружина перемещает золотник в нейтральное положение при оборотах, равныхзаданным, при которых центробежные силы грузиков уравновешиваются силой упругости коническойпружиныРис.

77 Схема работы воздушного винта на равновесных оборотах1- корпус винта 2- цилиндр 3- поршень 4- штуцер переходника 5- противовес, 6-лопасть 7-стаканлопасти 8-палец 9-сухарь 10-поводок 11-ступица 12- кольца маслоуплотнительные 13-вал винта 14канал подвода масла к регулятору оборотов Р=2 15 - канал подвода масла к винту, 16 - коническаяпружина 17- грузик регулятора, 18 - золотник 19 - маслонасос регулятора 20 - редукционный клапанРис. 78 Схема работы воздушного винта при переводе лопастей на «Большой шаг» (см.

Рис. 77)Если в полете число оборотов двигателя уменьшается в результате снижения наддува или скоростиполета, уменьшаются центробежные силы Г-образных грузиков и коническая пружина перемещает золотниквниз, открывая канал подвода масла в цилиндр винта для перемещения поршня назад и по ворота лопастей всторону уменьшения шага (Рис.

79)При этом увеличиваются обороты двигателя, растут центробежные силы Г-образных грузиков,которые, преодолевая упругость сжатой конической пружины, перемещают золотник в нейтральноеАЭРОДИНАМИКА САМОЛЕТА57положение при оборотах, равных заданным, обеспечивая восстановление равновесия между силойупругости сжатой конической пружины и центробежными силами вращения грузиков.Рис. 79 Схема работы воздушного винта при переводе лопастей на «Малый шаг»ПРИНУДИТЕЛЬНОЕ ИЗМЕНЕНИЕ ШАГА ВОЗДУШНОГО ВИНТАВо время опробования двигателя для проверки работы воздушного винта и регулятора оборотовустанавливают рычагом газа 2050 об/мин (70%), а затем, плавно перемещая рычаг управления регуляторомоборотов в положение «Большой шаг», проверяют изменение режима работы двигателя.Число оборотов коленчатого вала двигателя при этом должно снизиться до 1450 об/мин (50%).Зубчатая рейка регулятора оборотов перемещается вверх, уменьшается сжатие коническойпружины, и Г-образные грузики под действием центробежных сил перемещают золотник в верхнееположение, обеспечивая слив масла из цилиндра винта в картер двигателя и поворот лопастей на большойшаг под действием центробежных сил противовесов и аэродинамических сил лопастей.

Масло, нагнетаемоенасосом, будет перепускаться редукционным клапаном на вход в насос регулятора.Во время перемещения рычага управления регулятора оборотов в положение «Малый шаг»зубчатая рейка передвигается в нижнее положение, увеличивая сжатие конической пружины, котораяперемещает золотник в нижнее положение, обеспечивая подвод масла в цилиндр винта и поворот лопастейна малый шаг. При этом обороты восстанавливаются до первоначальных 2050 об/мин (70%), указывая наполный диапазон поворота лопастей и нормальную работу регулятора оборотов.Полное затяжеление винта со взлетного режима вызывает уменьшение оборотов до 2050 об/мин, т.е.

на 850 об/мин, и снижение наддува на 50 мм рт. ст. и мощности на 120 л. с. Следовательно, взлет самолетаи уход на второй круг при большом шаге винта затрудняются.АЭРОДИНАМИКА САМОЛЕТА58ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ПОЛЕТ САМОЛЕТАПолет самолета от взлета до посадки представляет собой сочетание различных видов движения.Наиболее продолжительным видом движения является прямолинейный полет.Установившимся прямолинейным полетом называется такое движение самолета, при которомскорость движения с течением времени не изменяется по величине и направлению.К установившемуся прямолинейному полету относятся горизонтальный полет, подъем и снижениесамолета (планирование).Определим характерные режимы и характеристики горизонтального полета, подъема ипланирования применительно к самолетам Як-52 и Як-55, их зависимость от высоты полета, полетного весаи режима работы двигателя.УСТАНОВИВШИЙСЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ПОЛЕТУстановившимся горизонтальным полетом называется прямолинейный полет с постояннойскоростью без набора высоты и снижения.На Рис.

80 показаны силы, действующие на самолет в горизонтальном полете без скольжения, гдеY - подъемная сила;Х - лобовое сопротивление;G - вес самолета;Р - сила тяги двигателя.Все эти силы необходимо считать приложенными к центру тяжести самолета, так как егопрямолинейный полет возможен лишь при условии, что сумма моментов всех сил относительно центратяжести равна нулю.Необходимое равновесие моментов летчик создает соответствующим отклонением рулейуправления.Из рисунка видно, что вес самолета G уравновешивает подъемная сила самолета Y, а лобовоесопротивление Х - сила тяги Р.Для установившегося горизонтального полета необходимы два условия:Y-G=0 (условие постоянства высоты H=const);(4.1)Р-Х=0 (условие постоянства скорости V=const).

(4.2)Эти равенства называются уравнениями движения для установившегося горизонтальногополета. При нарушении этих равенств движение самолета станет криволинейным и неравномерным.Пользуясь этими равенствами, можно определить скорость, коэффициент подъемной силы, тягу имощность, потребные для горизонтального полета.Рис. 80 Схема действующих сил на самолет в установившемся полетеСКОРОСТЬ, ПОТРЕБНАЯ ДЛЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ПОЛЕТАДля того чтобы крыло самолета могло создать подъемную силу, равную весу самолета, нужно,чтобы оно двигалось с определенной скоростью относительно воздушных масс.Скорость, необходимая для создания подъемной силы, равной весу самолета при полете самолетана данном угле атаки и данной высоте полета, называется потребной скоростью горизонтального полета.По определению горизонтального полета должно быть выполнено условие У=G.Известно, чтоАЭРОДИНАМИКА САМОЛЕТАY = Cyρυ 22S,59(4.3)следовательно,Y = G = Cyρυ 22S.(4.4)Решив это уравнение, найдем скорость, потребную для выполнения горизонтального полетаυ Г .П .