Вертолёт, 2006 №4

Авторы фактически предполагают, что потери мощности и сила X равны как при маневрировании вертолета, так и при установившемся горизонтальном полете.

В книге «Динамика полета вертолета» (Трошин И.С. М.: МАИ, 1990) дана следующая формула:

где — N _vувеличение мощности при изменении направления полета. Однако потери мощности изменяются и при прямолинейном полете. В работе нет указания, как найти N _v.

Предлагается другая формула:

В это уравнение входят мощность двигателя и коэффициент _в, названный пропульсивным коэффициентом вертолета. Известно понятие о пропульсивном коэффициенте несущего винта. Он определяется как отношение приращений ( — обозначение приращений) пропульсивной и полной мощностей несущего винта:

=- (XV)/N.

Получим аналогичное выражение для коэффициента _в. Приравняв друг к другу выражения для произведения XV по уравнениям (4) и (9), получим

Это уравнение при установившемся горизонтальном полете обращается в следующее:

Вычтем из первого уравнения второе:

Обозначив

получим предлагаемое выражение (12). Из выражения (13) видно, что коэффициент _в, кроме изменения индуктивных и профильных потерь несущего винта при маневрировании, учитывает изменение силы сопротивления планера вертолета, изменение взаимовлияния винтов и планера, а у многовинтовых схем — изменение взаимовлияния винтов. Он учитывает также изменение потерь мощности двигателя при маневрировании.

Коэффициент _внаходится не по формуле (13), а следующим образом. Определенная в летных испытаниях или по расчету зависимость GV _yg=f(N _дв) на установившемся прямолинейном полете при G=const, Vcos=const и R=const линеаризуется, то есть максимально близко к экспериментальным или расчетным точкам проводится прямая линия (нетрудно показать, что точки располагаются близко к прямым). Эта зависимость определяется не при V=const, а при Vcos=const, чтобы охватить все возможные траектории с любыми углами . Так, в полете вертолета по вертикали, когда 0~=±90°, точки с разными V ложатся на кривую с Vcos=const=0. Коэффициент _в

равен тангенсу угла наклона прямой. По этой зависимости находится также N _{дв.г. п}.

Определение _ви N _{дв.г. п}можно формализовать и выполнять на компьютере.

Указанную зависимость требуется определить при разных Vcos=const. Формулу (12) проще использовать для расчета торможения или разгона вертолета по прямолинейной траектории, когда G-ranst, так как в этом случае величины N _{дв.г. п}и _вдостаточно определить при одной величине G.

Проинтегрировав уравнение (12), получим еще один вариант уравнения баланса энергий:

Из формулы (12) и уравнения (4), умноженного на V, следует соотношение

Это соотношение подтверждает справедливость уравнения (14).

Остановимся на величине коэффициента _в. Она зависит от величины На рис. 3 показан график указанной выше зависимости в безразмерном виде для идеального винта.

На больших скоростях (V>70…140 км/ч в зависимости от отношения нагрузки на 1 м^2 площади винта к относительной плотности воздуха) — (XV)=N и

_id=1. У реального винта на режимах полета с такими скоростями ~0,95. При меньших скоростях наклон кривых на рис. 3 возрастает, следовательно, — (XV) больше, чем N, и _id>1. Величина _idпри Vcos=0 достигает 1,85. Увеличение _idобъясняется уменьшением индуктивных потерь несущего винта из-за увеличения массы протекающего через винт воздуха. Однако , тем более _в, меньше _idиз-за возрастания профильных потерь при увеличении — XV. При вертикальном наборе высоты =1,8.1,5. Для определения _врассматриваемого вертолета был сделан расчет зависимости GV fNJ при вертикальном наборе высоты, из которого следует, что у вертолета N _{дв.г. п}=3460 л.с., _в=1,4. Так как _в

>1, то это значит, что скобка в числителе выражения (13) отрицательна, то есть уменьшение N больше, чем увеличение остальных слагаемых числителя. На скорости 85 км/ч у этого вертолета N _{дв.г. п}==2950 л.с., _в=0,96. Таким образом, в методе мощностей, особенно при скоростях менее ~100 км/ч, нужно использовать формулу (14), так как _в¬=1.

Рис. 3. Зависимость безразмерной пропульсивной мощности от полной мощности

Можно сделать следующие основные выводы:

1) из-за малых посадочных скоростей у вертолета его кинетическая энергия в момент посадки является малой величиной по сравнению с начальными, вносимыми и потерянными энергиями. Поэтому при расчетах посадочных скоростей должны учитываться все входящие в уравнение баланса виды энергии. Определять их нужно не по приближенным формулам, а как можно точнее;

2) при использовании метода мощностей необходимо учитывать пропульсивный коэффициент вертолета.

Управление беспилотным летательным аппаратом

Анализируя систему управления (СУ) современных и перспективных беспилотных летательных аппаратов (БЛА), необходимо отметить, что ее основой являются инерциальные системы, обладающие полной автономностью и высокой помехозащищенностью.