Безопасность полета вертолета. Системы аэромеханического контроля. В. Б. Живетин

продольной и осевой скоростей движения на основе информации о величинах перепадов давления в двух различных сечениях лопасти и информации о величине среднего квадрата пульсаций перепада давления в заданной точке лопасти. Проведена оценка погрешности метода совместного измерения указанных выше параметров движения НВ вертолета.

      5.1. Идентификация продольной скорости движения несущего винта

      Как известно, на режимах висения и осевом движении НВ отсутствует циклический шаг лопастей и аэродинамическая нагрузка на лопасти не изменяется при ее вращении. При наличии продольной составляющей скорости движения НВ для выравнивания моментов сил относительно продольной оси с помощью автомата перекоса задается циклический шаг лопастей. И наличие продольной составляющей скорости движения НВ, и циклический шаг лопастей, и неравномерность поля индуктивных скоростей в плоскости диска НВ при полете вперед вызывают пульсацию аэродинамической нагрузки на лопасти при ее вращении. При этом, как показывают теоретические и экспериментальные исследования (рис. 5.l), с увеличением продольной скорости движения НВ пульсации аэродинамической нагрузки на лопасти возрастают.

      Рис. 5.1. Зависимость перепада давления на лопасти несущего винта вертолета Ми-8 от азимутального угла положения лопасти (

 = 0,41;

= 0,4; Н = 1000 м; G = 11000 кг; n = 192 об/мин)

      Величина пульсаций аэродинамической нагрузки в виде коэффициента перепада давления

      замеряемого в некотором сечении

 = r / R лопасти НВ на расстоянии

= x / b от ее передней кромки, где R – радиус НВ, а b – хорда лопасти в сечении

, может быть оценена с помощью дисперсии

      где Р_н – давление на низшей стороне лопасти в точке

сечения

;

      Р_в – давление на верхней стороне лопасти в этой же точке;

      

– перепад давления в рассматриваемой точке;

      ρ – плотность воздуха за бортом;

      ω – частота вращения НВ;

      ψ – азимутальный угол положения лопасти;

      

– осредненное за один оборот НВ значение коэффициента перепада давления, определяемое как

      Исследования показали, что для идентификации продольной скорости движения НВ более удобно использовать информацию о величине среднего квадрата σ пульсаций коэффициента перепада давления, замеряемого в заданной точке хорды профиля,

      Величина среднего квадрата пульсаций коэффициента перепада давления теоретическим путем может быть определена следующим образом. В работе [2] представлен алгоритм вычисления коэффициентов тригонометрического полинома разложения аэродинамической нагрузки в виде коэффициента подъемной силы сечения лопасти:

      Используя связь между коэффициентом перепада давления

, замеряемым в точке

сечения

, и коэффициентом

подъемной силы этого сечения:

      где

и

– коэффициенты, зависящие для данной формы профиля лопасти только от положения точки

съема перепада давления, а

– величина безразмерной хорды лопасти в сечении

, представим коэффициент перепада давления в виде тригонометрического полинома

      где

      Подставляя (5.4) в (5.2), получим

      Таким образом, согласно [17, 18, 22], между величиной σ среднего квадрата пульсаций коэффициента перепада давления в заданной точке лопасти и параметрами движения НВ имеет место функциональная зависимость

      σ = f(C_R, μ, θ_y, M, ρ), (5.7)

      где С_R – коэффициент полной аэродинамической силы НВ;

      μ – безразмерная продольная скорость движения НВ;

      θ_y – безразмерная осевая скорость движения НВ;

      М – осредненное за один оборот НВ число Маха на конце лопасти;

      ρ – плотность воздуха.

      При этом

      где

– величина полной аэродинамической силы НВ;

      а – скорость звука за бортом;

      V_x – продольная скорость движения НВ;

      V_у