Диссимметрия подъемника - Dissymmetry of lift

Диссимметрия подъемника в винтокрылый аппарат аэродинамика относится к неравномерному количеству поднимать по разные стороны от ротор диск. Это явление затрагивает однороторные вертолеты и автожиры в прямом полете.


отступающая сторона лезвия	продвигающаяся сторона лезвия

Лопасть несущего винта, которая движется в том же направлении, что и самолет, называется лопастью. продвигающийся клинок а лезвие, движущееся в противоположном направлении, называется отступающий клинок.

Уравновешивание подъемной силы на диске ротора важно для устойчивости вертолета. Количество подъемной силы, создаваемой профиль пропорциональна квадрату его воздушной скорости (Velocity). При нулевой воздушной скорости лопасти несущего винта, независимо от их положения во вращении, имеют одинаковую воздушную скорость и, следовательно, равную подъемную силу. В прямом полете движущаяся лопасть имеет более высокую воздушную скорость, чем отступающая лопасть, создавая неравномерную подъемную силу через диск ротора.^[1]

Последствия

Когда несимметричность приводит к тому, что отступающий нож испытывает меньший поток воздуха, чем требуется для поддержания подъемной силы, это состояние называется стойло отступающего лезвия может случиться. Это заставляет вертолет откатиться на отступающую сторону и наклониться вверх. Эта ситуация, если ее не сразу распознать, может привести к серьезной потере управляемости самолета.

Анализ

Представьте себе точку обзора над одновинтовым вертолетом в неподвижном воздухе. Для стационарного (парящего) вертолета, лопасти которого длиной р метры вращаются в ω радианы в секунду острие лезвия движется со скоростью рω метров в секунду. Во всех точках вокруг диска, обозначенных кончиками лезвий, скорость лезвия относительно воздуха одинакова: все уравновешено.

Теперь представьте себе вертолет, летящий вперед, скажем, на v метров в секунду. Скорость острия лезвия в точке A на диаграмме относительно воздуха равна сумма скорости кончика лопасти и скорости полета вертолета вперед: рω +v. Но скорость конца лезвия в точке B относительно воздуха - это разница скорости его вращения и скорости прямого полета: рω-v.

Поскольку подъемная сила, создаваемая аэродинамическим крылом, увеличивается с увеличением его относительной воздушной скорости, на летящем вперед вертолете кончик лопасти в положении A создает большую подъемную силу, чем в точке B. Таким образом, диск ротора создает большую подъемную силу с правой стороны, чем с левая сторона. Этот дисбаланс и есть «асимметрия подъемной силы».

Контрмеры

Диссимметрии противодействуют «взмахи лопасти»: лопасти ротора предназначены для взмахов: продвигающаяся лопасть поднимается и развивает меньший угол атаки из-за изменения относительных векторов ветра, таким образом создавая меньшую подъемную силу, чем у жесткой лопасти. И наоборот, отходящая лопасть закрывается вниз, развивает более высокий угол атаки из-за изменения относительных векторов ветра и создает большую подъемную силу.

Диссимметрии подъемной силы также противодействует циклическое флюгирование, то есть изменение шага лопастей, возникающее из-за связи трех треугольников движений лопастей или прямого ввода циклических движений во время отдачи.

Для уменьшения несимметричности подъемной силы современные лопасти винта вертолета устанавливаются таким образом, чтобы угол атаки изменяется в зависимости от положения в цикле ротора, угол атаки уменьшается на стороне, соответствующей положению A на диаграмме, и угол атаки увеличивается на стороне, соответствующей положению B на диаграмме. Однако существует предел степени, на которую можно уменьшить несимметричность подъемной силы с помощью этого средства, и, следовательно, поскольку скорость движения вперед v является важным в явлении, это накладывает верхний предел скорости на вертолет. Этот верхний предел скорости известен как V._NE, то никогда не превышать скорость. Эта скорость представляет собой скорость, при превышении которой аэродинамические условия на концах ротора перейдут в нестабильный режим - если v был достаточно быстрым, наконечник ротора в положении A будет перемещаться по воздуху достаточно быстро, чтобы воздушный поток радикально изменился, когда наконечник ротора стал сверхзвуковой, в то время как наконечник ротора в положении B может иметь недостаточную чистую линейную скорость в воздухе для создания значимой подъемной силы ( ларек состояние - известное как стойло отступающего лезвия ). Попадание кончика винта в любой из этих аэродинамических режимов является катастрофическим с точки зрения пилота и обеспечивает стабильный полет вперед.

Ситуация усложняется, когда рассматриваются вертолеты с двумя наборами лопастей несущего винта, поскольку, по крайней мере теоретически, несимметричность подъемной силы одного диска несущего винта компенсируется увеличением подъемной силы другого диска несущего винта: двух дисков несущего винта двухроторного двигателя. вертолеты вращаются в противоположных направлениях, тем самым меняя соответствующие направления сложения векторов. Однако, поскольку попадание концевой части ротора в сверхзвуковую аэродинамическую область является одним из нестабильных условий, влияющих на полет вперед, даже вертолеты с двумя дисками ротора, вращающимися в противоположных направлениях, будут иметь постоянную скорость. В случае вертолетов с тандемными винтами, таких как CH-47 Чинук дополнительные факторы, такие как аэродинамическое сопротивление всей конструкции и доступная мощность двигателя, могут влиять на то, чтобы вертолет не смог достичь V_NE наложен на него несимметричным лифтом. В случае Камов Ка-50 "Черная акула", что является коаксиальный конструкции вертолет может войти в этот аэродинамический режим, поскольку он имеет достаточную мощность двигателя, и пилоты этой машины должны учитывать это во время эксплуатации вертолета.

Смотрите также

Cierva C.4

внешняя ссылка

Статья Пол Кантрелл

[1] Справочник по полетам на вертолете (Издание FAA-H-8083-21A). FAA. 2012. С. 2-18–2-19.

[1]