Библиотека

Перспективная техника основана на математическом моделировании (программное обеспечение), на модельных испытаниях, на летных испытаниях, на опыте развития вертолетостроения и на новых конструкционных материалах.

Математическое моделирование соосного винта и физические эксперименты

Обзор теоретических и экспериментальных исследований по аэродинамике соосных винтов, опубликован в работах Coleman, C.P. [4] и Бурцева, Б.Н. [9,10]. В работах [9, 10] представлены результаты анализа относительного КПД как для одиночных и соосных несущих винтов, так и для вертолета с рулевым винтом и соосного вертолета. Анализ был выполнен посредством простой физической модели, основанной на результатах численного моделирования, испытаний в аэродинамической трубе и натурных летных испытаниях.

В работах [9, 10], показано, что характерная особенность соосного несущего винта - высокое аэродинамическое совершенство на режиме висения, вызвано дополнительным количеством воздуха, всасываемого нижним несущим винтом (Рис.3). Соосный винт на режиме висения имеет на 13% большее значение относительного КПД по сравнению с одиночным винтом, несбалансированным крутящим моментом (Рис.3). Отсутствие потерь мощности на привод рулевого винта у соосного вертолета как винтокрылого летательного аппарата, обеспечивает ему на 20% больший относительный КПД (Рис.3, Рис.4). На Рис.5 представлены относительные КПД соосных вертолетов. Эти результаты были получены в натурных летных испытаниях на режимах висения.

Натурные летные исследования вихревой структуры струи винтов соосого вертолета Ка-32 выполнены успешно [5, 6]. Применен метод дымовой визуализации, используя расположенные в концах лопастей малые генераторы дыма.

Вихревая струя соосных винтов визуализирована на висении, малых и средних скоростях полета, вне влияния воздушной подушки (Рис.8).

При анализе результатов использован критерий подобия, определяющий скорости полета и индуктивные скорости струи относительно величины индуктивной скорости идеального винта на висении. Показано, что на висении вертикальная скорость концевых вихрей меньше индуктивной скорости идеального одиночного винта. Измеренное поджатие струи составило 0.85R для верхнего винта и 0.91R для нижнего винта (Рис.6).