1598005519-db2570e1cd069b3f233e2ac13b5f8034 (811225), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Таким образом, когда на крыло действует подъемная сила, направленная вверх, сечения приобретают форму дужек с положительной крйвизной, благоприятную для получения плавной формы передней кромки профиля. Необходимо, чтобы действительная форма сечения парусного крыла изменялась в зависимости от скорости ветра, угла атаки крыла, формы профиля неподвижного крыла и значения силы натяжения троса передней кромки. Таким ооразом, при увеличении угла атаки возрастают подъемная сила (до возникновения срыва потока на крыле) н результирующий перепад давлений между верхней и нижней поверхностями профиля отсека крыла.
Это не только обеспечивает получение максимальных значений эффектнвности крыла и аэродинамического качества профиля при достаточно больших углах атаки, но и замедление неминуемого срыва потока. С этой точки зрения важное значение имеет сохранение желательного натяжения троса передней кромки. Можае предположить. что ослабление натяжения троса допускаетск прв большем отсеке и поэтому большем максимальном коэффициенте подъемной силы с„,,„. Однако от одновременного уменьшения максимального аэродинамического качества зависит предельная критическая скорость, прн которой наблюдается нежелательное движение троса по ветру.
Таким образом, регулирование натяжения троса передней кромки парусного крыла значительно влияет на соотношение между с„ „„„ и (уйу) „, В качестве верхнего предела можно принять, что при все большем натяжении троса характеристики парусного крыла становятся все более подобными характеристикам жесткого крыла. В начестве другой важной характеристики несущего парусного крыла. можно рассматривать направленную вверх деформацию передней кромки ж зоне, где отсутствуют элементы крепления, на полуразмахе каждой панели крыла. В результате этого уменьшаются углы атаки в этой зоне, что приводит к местному уменьшению подъемной силы. Однако во многих случаях этот эффект компенсируется за счет имеющегося увеличения размеров отсека, в результате чего происходит местное увеличение подъемной силы.
В действительности вследствие этого эффекта распределение подъемной силы, имеющее место у некоторых парусных крыльев, часто весьма близко к оптимзльному эллиптическому. Многие положительные свойства парусного крыла, отличающиеся от свойств.
други~ упругих конструкций, обусловлены постоянным натяжением в направленин хорды, получаемйм при налнчнн троса передней кромки, и расположением троса по дуге цепной линии. Одно из таких свойств состоит в довольно малом. по сравнению с имеющимся лобовым сопротивлением при малых углах атаки и малом сю Кроме того, парусное крыло обладает способностью проходить через нулевой угол атаки без маховых движений и перемещений по ветру.
Прн углах атаки, меньших нуля, асимметричное распределение давления по крылу меняется на обратное в сечениях секции с отрицательными углами. Было установлено, что парусное крыло обеспечивает получение простой, легкой и недорогой конструкции. Оно может быть противопоставлено обычным жестким. крыльям, таь как его характеристики подвержены нежелательным изменениям благодаря преимущественному использованию его при малых скоростях. 115: Т а б л и ц а 3.5. Аародниамнческие параввтры трекмвркога парусного крыла н акереыня (удшшанне равно 8,4) нса)ла.
Град (и)х), 'У с , (у/х) „ р' госд Сечение (модель) 16,0 18,0 3,6 16,0 18,0 12,0 1,30 1,41 0,92 0,125 0,104 0,112 оперение (1) оперение (2) оперение (3) полукрыло: Парусное Парусное Парусное Парусное (1) (2) (3) Парусное Парусное 17,0 17,7 9,0 27,8 27,0 21,0 18,0 13,4 29,0 29Д 1,18 1,47 1,!2 1,30 1,49 — 1,5 — 2,8 — 1,0 — 0,8 — 2,1 0,110 0,098 О, 008 0,118 0,118 крыло (1) крыло (2) Характеристики восьми испытанных моделей парусных крыльев и оперений (коэффициент подъемной силы, лобового сопротивления и продольного момента, аэродинамическое качество) построены в функции от угла атаки для средней аэродинамической хорды в ес пенагруженпом положении (табл. 3.5).
Важно отмстить, что непосредственное сравнение этих данных с аналогнч. ными для обычных жестких крыльев значительно затруднено из-за упругих свойств парусных крыльев. Например, данные парусных крыльев сходны с полученными данными для жестких крыльев, у которых при каждом увеличении угла атаки дополнительно отклоняется подвижкой щиток. Получение подобных характеристик обусловлено тем фактом, что для парусного крыла невозможно, вообще говоря, провести линеаризацию кривой сопротивления для определения эпюры распределения аэродинамического качества па размаху, что может быть сделано для обычного крыла по данным испытаний в аэродинамической трубе. Аналогично этому прн малых углах атаки (меньших примерно 5') у большинства парусных крыльев наклон кривой подъемной силы превышает теоретический максимум для жестких крыльев (2я на 1 рад, или 0,1! на 1').
Это происходит вследствине непрерывного изменения кривизны дужки секции крыла в этом диапазоне изменений углов атаки. При больших углах атаки сечения не могут деформироваться так же как при меньших нагрузках. Поэтому кривая подъемной силы становится все более сходной с кривой жесткого крыла при увеличении его углов атаки до больших значений. Как указывалось ранее, при испытаниях моделей использовались два различных коэффицневта натяжения троса передней кромки.
Однако данные представлены для с, =0,28 с учетом того, что соответственно ожидаемой тенденции для с,=-.0,07 результаты изменяются незначительно. Поэтому можно прийти к заключению, что для динамического давления, при котором были проведены испытания, оба эти значения достаточно велкки и дапус агат лишь минимальное увеличение деформации троса (секции) даже при меньшем зпачсннн с, Для целей проектирования час~о используется методика испытаний в аэродинамической трубе жестких крыльев для получения данных по двумерным сечениим применительно к трехмерным, подобным тем, которые представляются для парусных крыльев. Однако зто существенно затрудняется из-за упругости профилей парусных крыльев.
При тщательном сопоставлении данных, приведенных в табл. З.З, с данными подобного профиля, например )(АСА 4412, используемого для жесткого крыла, можно установить, чта данные парусного крыла с двойной оболочкой в большой степени сходны с данными жесткого сечения. Поэтому нельзя вообще считать неразумным допущение, что двумерные характеристики парусного крыла, подобные по максимальному аэродинамическому качеству профиля будут того же поРядка.
Очевидно, что это приближение позволяет количественно определить необходимые данные. Однако приведенный аргумент дает лишь некоторые указания на то, что эффективность сечения парусного крыла не отличается существенно от эффективности обычного профиля, часто используемого ирн проектнровании лопастей ветроколеса. Таким образом, ухудшение характеристик, связанное с отклонением форм иар>сного крыла от обычных, может быть достаточно большим.
Фактически, хотя нскатормс хорошие ветроколеса спроектированы с использованием парусного крыла с одной оболочкой, должны быть приведены особо убедительные аргументы по снижеии(о стоимости и увеличению простоты конструкции дли обоснования каких-либо других профилей поперечных сечений, отличных от профилей с двойной оболочкой.
Наиболее важной характеристикой для оценки влияния формы передней «рамки является большее значение сс. Наряду с этим при меньших радиусах передней кромки более резка развивается срыв потока. Кроме того, меньший радиус передней кромки приводит к небольшому сдвигу всей кривой подъемной силы, так что для получения заданного с, требуются меньшие углы атаки. Данные табл. 3.5 показывают, что трехмерные характеристики парусного крыла вполне могут конкурировать с болъшинством жестких крыльев с таким же удлинением. Таким образом, использование парусных крыльев позволяет получать более простую конструкцию с меньшей стоимостью без ухудшения ее характеристик.
В действительности, необходимо учитывать тот факт, что в отличие от многих характеристик дужек жестких крыльев аэродинамическое качество трехмерных парусных крыльев близко к максимальному при коэффициенте подъемной силы около 1,О. Эта ситуация близка, вероятно, к идеальному слугаю, рассматриваемому при определении оптимальных характеристик ветроколеса [3.22], Глава 4 ВЕТРОДВИГАТЕЛИ НОВЫХ ТИПОВ' 4.1. ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ ДАРЬЕ 4.1.1. РАЗРАБОТКА ЛАБОРАТОРИИ 'ЕКОА-ЗА)чР!А ВЕТРОДВИГА7ЕЛЯ ДАРЬЕ ДИАМЕТРОМ !7 М Ветродвигатель Дарье запатентован во Франции в !925 г. и в США в 1926 г. Основных технических данных, необходимых для его разработки, по существу, не было до середины [960 г., когда )(аучно-исследовательский совет ]У'а(]опа! )хезеагс[) Соцпс!] 0[ Саца(]а (У][(С) ПРИСТУПИЛ К ВШПОЛНЕПИГО ВЕТРОЭНЕРГЕтнг)ЕСКОй программы.
И сегодня инженерная разработка ветродвигателей Дарье находится иа начальной стадии па сравнению с обычными крыльчатыми ветродвигателями с горизонтальной осью вращения. Главной целью работ Лаборатории Яапб(а было создание надежной технической базы для проектирования, чтобы получить более обоснованные данные для сравнения относительной стоимости рс . ь» дс р ' Материалы этой главы основаны на отчетах Лаборатории Бапб!а, фирмы Сггппппап Аегозрасе Согрогайоп, Нью-!Тарского политехнического института, ' ииверситета г. Дейтона, Университета штата Западнаи Виргиния.
112 Работы состояли из комплекса теоретических и экспериментальных исследований и изучения оборудования. Особое значение придавалось работе ветродвигателя с синхронным генератором в энергосистеме, что, по-видимому, было первой в США разработкой по применению ВЭУ мощностью несколько мегаватт. Усилия лаборатории 8апб|а были направлены на разработку н изготовление ветродвигателя диаметром 17 м (рис. 4.1).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
