/
Text
МИНИСТЕРСТВО
ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СССР
МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ имени СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ
С.Г. БУРАГО А.Н. КИШАЛОВ
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОЗДУШНОГО ВИНТА САМОЛЕТА
Учебное пособие к курсовой работе
Утверждено на заседании редсовета 25 апреля 1984 г.
МОСКВА 1985
А184(075)
Б912
УДК:629.735.33.015.3.035.5 (071.1)
Бураго С.Г., Кишалов А.Н. Аэродинамический расчет воздушного винта самолета: Учебное пособие к курсовой работе. -М.: МАИ, 1985. - 44 с., ил.
Учебное пособие является руководством к выполнению курсовой работы по выбору основных параметров, расчету аэродинамических характеристик и проектированию воздушных винтов самолетов.
В пособии содержатся сведения по решению указанных задач, расчетные формулы и необходимые графики. В нем использованы простые инженерные методы, позволяющие выполнять расчеты на микрокалькуляторах или мини-ЭВМ с точностью, достаточной для эскизного проектирования. Это обусловливает возможность использования данного пособия авиамоделистами и другими самодеятельными конструкторами, занимающимися проектированием и изготовлением конструкций с воздушными винтами.
Рецензенты: В.Г. Дмитриев, Б.Ш. Ланда
Московский авиационный институт, 1985 г.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
относительная радиальная координата, отсчитываемая от оси вращения вдоль лопасти
винта;
- диаметр винта;
- относительная ширина лопасти в сечении
винта;
- относительная осевая скорость воздуха в струе;
— относительная окружная скорость воздуха в струе;
Q — угловая скорость вращения винта;
- частота вращения винта, равная числу обо-
ротов в секунду;
С= —----относительная толщина профиля сечения ло
° пасти винта;
d. - диаметр;
- вызванная относительная осевая скорость воздуха в струе;
- вызванная относительная окружная скорость
воздуха в струе;
- относительная циркуляция скорости;
I - число лопастей винта;
относительная поступь винта;
J3 - угол притекания струй в сечении винта; оС - угол атаки сечения лопасти винта;
— обратное аэродинамическое качество;
Кw ------ - аэродинамическое качество профиля сече-
ния лопасти винта;
£« - коэффициент подъемной силы профиля се-
чения лопасти винта;
Сх - коэффициент сопротивления профиля сече— а ния лопаСти винта;
N глрг^Ъ3
м
- аэродинамическое качество самолета;
- относительная•тяга винта (двигателя)
— относительный момент винта;
- относительная мощность винта ля);
(двигате-
—-—— = Р — коэффициент тяги винта;
J>nzd% Я
ня11-
Г*—, , < ~ —N - коэффициент мощности винта;
N
- коэффициент полезного действия винта (двигателя);
Q - масса;
L — дальность полета самолета;
6^- удельный расход топлива на режиме крейсерского полета;
£ - тяговооруженность самолета на взлете;
$ - ускорение свободного падения;
Н - высота крейсерского полета самолета;
К - реактивная тяга;
у) - плотность воздуха на заданной высоте полета;
Q. - скорость звука на заданной высоте полета.
Индексы
О - параметры невозмущенного потока;
1 — параметры потока в плоскости вращения винта;
в - винт;
вэ - режим взлета ...самолета;
кр - режим крейсерского полета самолета;
дв - двигатель самолета; су - силовая установка с учетом вспомогательных агрегатов и топливной системы самолета;
пл - планер самолета без силовой установки; т - топливо;
пг - полезный груз;
пол - самолет в полете;
наив — режим, соответствующий максимальному аэродинамическому качеству; '
отр - момент отрыва самолета от земли.
ВВЕДЕНИЕ
Курсовая работа предназначена для закрепления лекционного материала и получения практических навыков в процессе расчета и проектирования лопасти воздушного винта, выбора и определения его основных параметров и аэродинамических характеристик. Предполагается, что к началу выполнения курсовой работы студент прослушал соответствующий курс лекций, выполнил лабораторные работы по определению тяги, момента и мощности винта и, следовательно, теоретически подготовлен к проведению самостоятельной расчетной работы.
Пособие предусматривает два вида заданий. Первое задание - спроектировать лопасть винта самолета для известных условий полета и мощности мотора. Проектируемая лопасть должна удовлетворять эллиптическому закону распределения циркуляции скорости вдоль лопасти и наивыгоднейшему распределению углов атаки, при котором обратное аэродинамическое качество каждого сечения лопасти минимально.
После того как лопасть винта скомпонована, выполняется поверочный расчет винта. В результате этого расчета определяются тяга, момент и коэффициент полезного действия винта для заданного режима полета.
Первое задание базируется на аэродинамических характеристиках винтовых профилей в диапазоне изменения чисел М = = 0,3...1,0, углов атаки оС й 10 , относительных толщин^профилей С = 4... 15% и относительного прогиба (кривизны) J -
= О...3%. Аэродинамические характеристики получены путем обобщения экспериментальных данных и представлены в виде графиков.
Второе задание - подобрать для самолета с турбовинтовыми двигателями диаметр и частоту вращения винта, определить его тяговые характеристики и параметры самолета, при которых обеспечивается максимальная дальность полета при заданной массе полезного груза, высоте и скорости крейсерского полета. Выбор производится по известным аэродинамическим характеристикам серии геометрически подобных винтов. Аэродинамические характеристики представлены в пособии в виде зависимостей коэффициентов мощности и полезного действия от относительной поступи и углов установки лопасти винта при числах М полета 0,3... 0,75, а также коэффициента тяги от коэффициента мощности для различных углов установки лопасти винта и различных значений относительной поступи винта при малых числах М, характерных для режима взлета и посадки самолета.
Курсовая работа каждого студента включает в себя одно из перечисленных выше заданий. Она выполняется в соответствии с учебным графиком и оформляется в виде пояснительной записки.
§ 1. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ ПО РАСЧЕТУ И ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЛОПАСТИ ВОЗДУШНОГО ВИНТА
Перед началом работы студент получает задание, в котором указаны следующие сведения:
1. Скорость полета (набегающего потока) , м/с.
2. Высота полета Н, км.
3. Мощность двигателя (мотора), затрачиваемая на вращение винта /¥ , кВт.
4. Частота вращения винта П , с .
5. Число лопастей винта i .
6. Внешний диаметр винта dg , м.
7. Диаметр втулки винта dgT , м.
8. Закон изменения относительной толщины лопасти вдоль радиуса.' С*/(?*),
Работа состоит из следующих этапов:
1. Определение циркуляции скорости вдоль лопасти винта.
2. Расчет и компоновка лопасти винта для найденного закона изменения циркуляции.
3. Выполнение эскиза лопасти винта.
4. Поверочный расчет спроектированного винта при заданном режиме полета.
5. Оформление пояснительной записки.
Основные сведения и формулы для расчета и проектирования винта приведены в работе [д}. При рассмотрении обтекания винта использована гипотеза плоских сечений, согласно которой обтекание любого сечения лопасти винта не зависит от соседних сечений. В этом случае любой элемент лопасти можно рассматривать как крыло с хордой Ь , на которое набегает поток с относительной скоростью, полученной с учетом поступательного и вращательного движений винта и скоростей воздуха в струе, вызванных движением его лопастей.
Для расчета вызванных и относительных скоростей использованы формулы дисковой теории винта. Однако здесь^в отличие от этой теории, циркуляция скорости принимается не постоянной а изменяющейся по эллиптическому закону вдоль лопасти. В связи с тем, что реальный винт имеет конечное, а не бесконечное, как в дисковой теории, число лопастей, в расчетную формулу вызванной окружной скорости внесена поправка, полученная в лопастной теории, учитывающая это отличие. Такой прием позволяет получить удовлетворительную точность расчетов на базе простых расчетных формул.
При выполнении расчетов и проектировании лопасти необходимо определить форму и размеры профилей в каждом из рассматриваемых сечений лопасти винта. При этом реальные винты должны удовлетворять условиям прочности на изгиб и растяжение, жесткости на кручение, безопасности от срывного флаттера и требованиям обеспечения заданного ресурса работы.
Все перечисленные выше требования выходят за рамки данной курсовой работы, поэтому студентам перед началом работы задаются известные законы распределения относительной толщины сечений вдоль лопасти винта в качестве исходных данных к расчету. Хорда сечений и углы установки определяются при расчете.
Аэродинамические характеристики профилей различной формы при малых дозвуковых скоростях можно найти в работе [2]. В данном пособии приведены аэродинамические характеристики серии профилей в широком диапазоне чисел 1 в зависимости от основных геометрических параметров - относительной толщины и кривизны профиля. Числа Рейнольдса имеют обычные для винтовых профилей значения. Изменениями в коэффициенте трения в зависимости от абсолютных размеров лопасти в рамках данной работы пренебрегаем.
Форма профилей и углы атаки каждого сечения лопасти выбираются из условия достижения минимального обратного аэро-
динамического качества. После определения абсолютных размеров и углов установки сечений необходимо выполнить эскиз лопасти винта. Эскиз выполняется на миллиметровке и должен
включать 4...5 сечений с изображением в каждом из них аэродинамического профиля. Необходимо также построить графики зависимостей аэродинамических коэффициентов подъемной силы
и аэродинамического качества Д'= 7;-- \ JJL — г -- / от углов
/
атаки для каждого из выбранных профилен и местных чисел
Затем производится поверочный расчет спроектированного винта, т.ё. определяются его тяга, мощность, крутящий момент и КПД, а также коэффициенты тяги, мощности и относительная поступь для заданного режима работы винта.
Результаты работы должны быть оформлены в виде пояснительной записки, . сброшюрованной из стандартных листов. Пояс-
нительная записка должна включать исходные данные, описание расчетов, расчетные таблицы, эскиз винта, графики использованных аэродинамических коэффициентов для всех расчетных сечений лопасти.
§ 2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК ЛОПАСТИ ВОЗДУШНОГО ВИНТА
Выбор циркуляции скорости. Прежде чем приступить к расчету и проектированию лопасти винта, необходимо определить закон изменения циркуляции скорости вдоль лопасти. Для этого рекомендуется приближенный способ. Его суть состоит в том,
что сначала величина циркуляции скорости принимается постоянной вдоль лопасти и определяется [1] в следующем порядке:
задаются величиной обратного аэродинамического качества »
задаются рядом произвольных значений безразмерной циркуляции скорости /*£ ;
для каждого из выбранных значений Г; вычисляются осевая
скорость
и мощность
— по найденным значениям мощности строят график N* )
(рис. 1).
Затем на оси ординат откладывают безразмерное значение мощности двигателя (мотора)
Г, _
гярг/я5 " ’ 3)
где — Z ft tZ .
Правильно подобранный винт должен поглощать всю мощность двигателя (мотора). Поэтому циркуляция скорости Г , соответствующая на графике мощности мотора N, будет искомой величиной =
Известно, что в общем случае циркуляция скорости является величиной переменной вдоль лопасти и на ее конце обращается в ноль. Такие винты имеют округленный конец лопасти. У втулки эти винты менее широкие, чем винты НЕЖ, что в свою очередь приводит к необходимости уменьшать величину циркуляции скорости также и у втулки. Как показывают расчеты, одним из наиболее удачных законов распределения циркуляции вдоль лопасти является эллиптический
Величину Гй выбирают из условия равенства площадей под кривой Л =у(г) и прямой , которое в нашем случае за-
писывается в виде (рис. 2)
Откуда после вычисления интеграла получаем г = ^неж. 6г) _ ~
0 Z * Л(/-Глт)г Я ' неж ‘ '
/-^г *
(5)
Расчет и компоновка лопасти винта. Расчет проводится для 4—5 сечений лопасти винта с.-радиальньтми координатами в пределах от до еДиниць1* В этих сечениях сначала подсчитываются значения вызванных и относительных скоростей. Вызванная окружная „скорость в дисковой теории винта подсчитывается по формуле J6^ == Г/р . С учетом поправки, учитывающей конечность числа лопастей у реального винта,, она принимает вид
- Cu(r,strijs,i) Г (г)
. , > ' (6)
1 -Г £Т)
Формула получена для эллиптического закона распределения цир
куляции скорости, согласно которому на конце лопасти и у втулки циркуляция скорости Г (fyT) ~ Г(/) = О . Поэтому, несмотря на то, что при Л* = 1 и Л*=/^г в_знаменателе появляется ноль, вызванная окружная скорость J 1/ t сохранит конечное значение. Функция представлена графически на рис. 3...9 в виде зависимостей от радиальной координаты, синуса угла притекания струй и числа лопастей.
Относительная окружная скорость
й, = г -j <7, . (?)
Для вычисления вызванной осевой скорости вместо формулы дисковой теории (1) применяется формула
j ' (8)
Относительные осевая и полная скорости в плоскости вращения винта определяются следующим образом:
Й, = (9)
=/Z7,2 + Р/ 1 . (10)
Затем вычисляется угол притекания струй _ di)
Поскольку величина С у t входящая в формулу (6), является функцией угла уЗ , расчет производится методом последовательных приближений. В качестве нулевого приближения угол притекания
□ ф ф
Рис • б рис
13
струй можно определять без учета вызванных скоростей по фор-
муле _ __
(О) )
Л =агсц-г = ш- <12
ио р</
Расчет повторяется до тех пор, пока будет достигнуто условие
(13)
Далее с помощью графиков зависимостей С'уа~/
'данного пособия (см. рис. 17...48) подбирают аэродинамические профили для каждого из рассматриваемых сечений лопасти винта, которые обеспечивали бы при наивыгоднейшем угле атаки величину минимального аэродинамического обратного качества JJL близкую к использованной при расчете циркуляции скорости . Уравнения верхней и нижней образующих контура
рассматриваемого семейства профилей записываются в виде
=(т У сим + У ср ;
Здесь безразмерная толщина профиля ~q~ и относительная координата средней линии ц являются функциями коорди-
?срл j
наты X » отсчитываемой от передней точки профиля вдоль хор
ды, и представлены графически на рис. 10. Г иf — максимальные толщина и прогиб профиля. С п/ - относительные толщина и прогиб профиля. Зависимости Сул =/{<*) выбираются для местных чисел Маха в каждом сечении
= (14)
Здесь CL - скорость звука на заданной высоте полета. Если числа не совпадают с указанными числами И на графиках (см. рис. 17...48), то зависимости =/М и для них получаются интерполяцией по имеющимся графикам.
Подбор профилей сечений лопасти можно выполнить также с помощью известных атласов аэродинамических характеристик крыловых профилей, например работы [Д! .
Выбранные профили должны плавно сопрягаться во всех сечениях лопасти винта, обеспечивая заданный закон изменения относительной толщины
Для выбранных или полученных интерполяцией графиков аэродинамических характеристик для каждого сечения лопасти находят значения оС — ^наиб 1 • После этого определяются
углы установки сечений
(15)
Чтобы найти, хорды сечений лопасти, используют уравнение связи . _
г ал г о =~г 7—3 1 a w<
откуда
В случае, если комлевая часть лопасти получается очень широкой, а концевая - узкой, приходится отступать от условия обеспечения наивыгоднейших углов атаки в каждом сечении. Для уменьшения ширины лопасти следует увеличивать углы оС и, следовательно, коэффициенты Суа , а для увеличения^ ширины уменьшать оС и против
значений, соответствующих максимальному аэродинамическому качеству.
Расчеты обычно сводятся в таблицу. Данные этой таблицы позволяют вычертить лопасть винта, размещая на эскизе при каждом значении выбранный профиль с хордой Ь и углом установки (р (см. рис. ,11).
Поверочный расчет
Рис. 11 определить тягу, мощность, его форма. Такой расчет на
винта. Вихревая теория позволяет КПД любого вин та t если известна
зывается поверочным.
При проектировании лопасти винта проектант, подбирая реальные аэродинамические профили, углы их установки р и атаки , как правило, отступает от расчетных значений,
обеспечивающих эллиптический закон распределения циркуляции
скорости вдоль размаха. Поэтому при выполнении поверочного
расчета следует сначала уточнить этот закон для спроектированного винта. Это выполняется в следующем порядке:
1. Для рассматриваемого значения Л* задаются произвольным значением циркуляции скорости , близким к расчетному. Если рассчитывается новый винт, то для него задаются произвольным значением циркуляции скорости. Порядок расчета в обоих случаях сохраняется одинаковым.
2. Для этого значения циркуляции скорости вычисляется вызванная окружная скорость
- Ca(r,si.nj3,i)r(r)
AL/.- —// —-—/ ' <18)
В качеству нулевого приближения можно принять
(19)
Затем последовательно вычисляются относительные окружная и
осевая скорости и по этим значениям определяется новое значение угла притекания струй
uf -atif , (20)
- уЛ №
У^-г + Мг+ли,^ , (21)
ы 14
=arc -=- <22)
Расчет повторяется до тех пор, пока будет достигнуто условие
-о/.
Дальнейший расчет в рассматриваемом сечении лопасти проводится с использованием величин скоростей U1 , Vи угла притекания струй fi , полученных в последнем приближении, 3. Находится полная относительная скорость и соответствующее ей число Мр _ ________7 Q р __
> , И,. = . (23)
4. Определяется угол атаки профиля (24)
5. По найденному значению угла атаки и графикам аэродинамических коэффициентов (см. рис. 17...48) для профиля лопасти в сечении определяются коэффициенты f JJ. — ~ •
16 К
6. Из уравнения связи скорости
находится новое значение циркуляции
х/ _ Z * СУа
7. Расчет повторяется сколько раз для ряда значений Г{ .
_ 8. По результатам расчета строится график зависимости
(25)
в указанном порядке (п. 1...4) не—
точками наносятся значения циркуляции скорости. Горизонтальные координаты каждой точки равны заданным значениям Г; . а верти-кальные равны значениям /. Точка пересечения кривой с прямой, проведенной из начала координат под углом- 45°, дает искомое значение циркуляции скорости Г• = Г* (для выбранного значения координаты ).
9. После этого в рассматриваемом сечении лопасти для най-
денного значения циркуляции скорости ний скорости , Uj , , углов и и определяются коэ4>-
проводится расчет значе-
10. Рассчитываются производные тяги и мощности по радиальной координате
(26)
11. Вычисляются значения тяги и мощности путем интегрирования предыдущих выражений в пределах от до единицы
- = \dp
(28)
12. По этим значениям
рассчитывают КПД винта
' dN
N
(29)
13. Определяются коэффициенты тяги Ж. , мощностиуЗ и относительная поступь А : ~
<*=7-/ , Л = 7"^, /1=^^ . (30)
Л Ki
§ 3. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ ПО ВЫБОРУ ДИАМЕТРА И ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ВИНТА
Перед началом работы студент получает задание, в котором указаны, следующие сведения:
1. Масса полезного груза , кг.
2. ^Относительная масса планера самолета без силовой уста новки .
3. Предельное значение внешнего диаметра винта
4. Тяговооруженность самолета на взлете g , Н/кг.
5. Удельный расход топлива в крейсерском полете кг/кВт«ч.
6. Число двигателей т.
7. Мощность двигателей на взлете /V, кВт.
.8, Мощность двигателей в крейсерском полете NКр , кВт.
9. Скорость самолета на взлете , м/с.
10. Высота крейсерского полета Н, км.
11. Число М крейсерского полета Мщ •
12. Аэродинамическое качество самолета в крейсерском полете К с •
13. Аэродинамические характеристики серии теоретически подобных винтов на взлете ос и на крейсерском режиме
полета fo линиями р = COTZSt.
. Работа включает в себя следующие этапы:
1. Выбор расчетных значений диаметра винта и произведений диаметра винта на частоту его вращения.
2. Определение параметров винта на взлетном режиме
Л, &; Ж ? ) Р0 •
3. Определение параметров винта на крейсерском режиме полета ft, fl, ^расч •
4. Определение массовых характеристик самолета и потребного КПД винта.
5. Выбор оптимального КПД, взлетном и крейсерской частот вращения винта.
6. Оформление пояснительной записки.
В расчете используются экспериментальные аэродинамйчес-. кие характеристики серии геометрически подобных винтов. Из-за ограниченного объема пособия в нем приведены характеристики только одной такой серии для соосного винта (см.рис.49...52). 18
Законы изменения относительной толщины и ширины сечений
показаны на рис. 13. Обшир-
вдоль размаха лопасти этих винтов ная подборка таких характеристик для различных одиночных и спа-., ренных винтов имеется в методическом кабинете кафедры. Она обеспечивает независимыми заданиями любое число студентов, выполняющих курсовую работу.
Расчет параметров самолета и силовой установки осущест*-вляется с применением статистических данных. Для оптимизации параметров винта используется условие обеспечения максимальной дальности полета при заданной массе полезного груза. Дальность полета рассчитывается по
Рис. 13 формуле Бреге.
Результаты работы должны быть оформлены в виде пояснительной записки, сброшюрованной из стандартных листов. Она
должна включать исходные данные, описание расчетов, расчетные таблицы и графики.
§ 4. МЕТОДИКА ВЫБОРА ДИАМЕТРА И ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ВИНТА
1. Приступая к расчету, задаются 6..J го диаметра винта . и параметра (П ) делах . 1 / / *
значениями внешне-в заданных пре-
^dkkin-(nde\r^d8^ox-
Пределы для этих параметров обусловлены характеристиками двигателя и конструкцией самолета. В качество ориентировочных можно рекомендовать следующие значения:
dg{ = 3,5: 4; 4,5; 5; 5,5; С; 6,5;
55; 60; 65; 70; 75; 80; 85-
2. Определение параметров винта на взлетном режиме.
Для каждой пары значений параметров^. и заданной
мощности мотора на взлете и плотности воздуха у поверхности земли вычисляем коэффициент мощности
dgz ’ (31
затем подсчитываем значения относительной поступи для всех значений параметра (nd&)j I/
Для полученных значений р и Д с помощью заданной аэродинамической характеристики оС~/(Л ffi) определяем значения коэффициента тяги на заданном взлетном режиме и стартовый коэффициент тяги при Д = О. После этого рассчитываем стартовую и взлетную тяги по формулам
P0=p(nd^ dg,dg PS}^lp(.ndg')jdZs.dej . (зз)
3. Определение параметров- винта на крейсерском режиме полёта. Для заданной высоты полета на крейсерском режиме по таблицам стандартной атмосферы определяются плотность и скорость звука. Затем для выбранных параметров^, и и
мощности мотора NKp рассчитываются значения относительной поступи и коэффициента мощности
_ М/ср & - , Мкр
^P=(ndg^. ’ ^р= J>(nde^df.. ' (34)
Для полученных значений и fl с помощью заданной аэродинамической характеристики уз определяем значе-
ния КПД для крейсерского режима полета .
Далее при каждом значении do =СОПSt определяются ча-стоты вращения винта , , .
_ (ndgj;
и строятся кривые * ?Ч> =/(п) так, как показано на
рис. 14. Целесообразно для каждого расчетного значения взлетной тяги выбрать максимальное расчетное значение крейсерского КПД ррасц за счет некоторого уменьшения частоты 1зрашения по сравнению с частотой вращения на взлете в диапазоне частот, соответствующем правой ветви кривой^?
Такая возможность существует при использовании на самолете 'турбовинтовых двигателей со свободной турбиной.
Диапазон лзмс-нсчшя частоты вращения на крейсерском режиме ограничен диапазоном 0,85 77 £ 7? ^77 . Очевид-
вз расч. вз _ _ но, что па левой ветви кривом включая точку
наибольшие значение КПД для фиксированного значения взлетной тяги достигается при = 77/. , ,
Рис. 14
4. Определение массовых характеристик самолета и потребного КПД винта. Используя статистические данные, определяем
реактивную тягу и массу двигателя
Ng) ,
R/tp к.р ,
где Rg. =0,7 Н/кВг;
где RKp = 0,5 Н/ кВт;
где G^ = 0,2 кг/кВт
(36)
Затем для полученных ранее значений стартовой тяги Ро определяем соответствующие массы винта
= > (37)
где Gg - 0,01 кг/И, и массы силовой установки с учетом масс вспомогательных агрегатов и топливной системы
где (Gcy~ 1,3. Далее для всех значений взлетной тяги, т.е. для выбранных параметров dg, и f подсчитываем взлетную
массу самолета Go , массу планера G‘rfA и топлива G? » среднюю полетную массу Gcpno/t •
О
(39)
где в зависимости от условий базирования самолета (бетонная
или грунтовая полоса, ее длина и т.п.) тяговооружонпосri. самолета на вале то О • 2...4 11/кг;
О 1
пл ПЛ О )
Найденные массовые и тяговые характеристики позволяют определить значения потребного КПД в крейсерском полете?П0Тр из условия, что подъемная сила равна средней полетной массе, а сила сопротивления самолета равна суммарной тяге силовой установки. Их отношение равно аэродинамическому качеству са
молета Ya =
v П Рпогр
( Учитывая, что тяга винта =---------------- , получаем выра-
iy п л ’
жение для КПД винта и
_амко f
ПОЛ
frorp ~ ( т Кс
По этой формуле для всех значений рассчитываются потребные КПД винта в
-*лу. <41>
параметров 4 и крейсерском полете.
Рис. 16
Рис. J 5
После этого для каждого значения (£ - строятся графики зависимостей и 1?/7o-rp~(рис. 15). Точка пересече-
ния этих кривых является точкой согласования и позволяет определить при данном диаметре винта значения удовлетворяющие условиям задачи.
5. Выбор оптимального КПД, взлетной и крейсерской частот вращения винта. Для каждого диаметра винта dg и выбранных значений частоты вращения TZ^p определяем полную массу самолета и топлива. Это может быть сделано повторным расчетом или интерполяцией по имеющимся результатам. Затем рассчитываются соответствующие этим значениям дальности полета по формуле Бреге
км.
(42)
Величины удельного расхода топлива Cg кг/кВт*ч и аэродинамического качества указаны в задании.
Результаты расчета дальности полета и предшествующего ему расчета параметров винта в зависимости от его диаметра необходимо представить на графике, показанном на рис, 16. Оптимальное решение определяется по значению d, соответствующему точке h = £, .
РИС. 17
РИС. 19 “ РИС. 20
РИС. 21 рис. ??
го
РИС. 23
РИС. 24
РИС. 25 РИС. 26
РИС. 28
________L ie ’ond
32
-ц -2 о 2 ч 6 в а*
РИС. 35
РИС. 36
*
О Q5 tO Оу
РИС. 40
РИС. 41
РИС. 42 РИС. 43
РИС
о о.2 qy qs qb <o
РИС. 47 •
38 ° 0,5 РИС. 48 1.0 Су
РИС. 50
РИС. 51
РИС. 52
42
ЛИТЕРАТУРА
1. Бураго С.Г. Воздушные винты и компрессоры аэродинамических труб. — М.: МАИ, 1981.
2. Ширма нов П.М., Горский В.П. Атлас аэродинамических характеристик авиационных профилей. - Изд. ОНТИ НКГП-СССР, 1932.
3. Александров В.А. Воздушные винты. - М.: Оборонгиз 1951.
ОГЛАВЛЕНИЕ
j
Условные обозначения ............................... 3
Введение .....»..................................... 5
§ 1. Содержание курсовой работы по расчету и проектированию лопасти воздушного винта ................... 6
§ 2. Методика расчета характеристик лопасти воздушного винта .......................................... 8
§ 3. Содержание курсовой работы по выбору диаметра и частоты вращения винта ........................... 18
§ 4. Методика выбора диаметра и частоты вращения винта 19
Литература ........................................ 43
Тем. план 1985, поз. 9
Сергей Георгиевич Бураго
Анатолий Николаевич Кишалов
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОЗДУШНОГО
ВИНТА САМОЛЕТА
Редактор А.Д. Маркова
Техн, редактор К.П. Барановская
Л - 96704 от 19.02.85
Формат 60x90 1/16. Бум. тип. № 2
Усл. печ. л. 3,00 ; уч.-изд. л. 3,50. Тираж 500
Зак./1158. Цена 20 к.
Ротапринт МАИ
125871, Москва, Волоколамское шоссе, 4