Динамика выпуска лопастей убираемого несущего винта

• Автор: Мельничнов, Алексей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.07.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 105 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. РАЗВОРАЧИВАНИЕ ЭЛАСТИЧНОЙ ЛОПАСТИ РОТОРНОЙ
СИСТЕМЫ ПОСАДКИ
1.1. Постановка задачи
1.2. Основные положения и допущения
1.3. Математическая модель разворачивания эластичной лопасти
1.4. Результаты численных расчетов
ГЛАВА 2. ВЫПУСК ЛОПАСТЕЙ УБИРАЕМОГО НЕСУЩЕГО ВИНТА
2.1. Основные положения и допущения
2.2. Внешние силы, действующие на систему
2.3. Полная энергия системы
2.3.1. Энергия вращения барабана и крыла
2.3.2. Кинетическая энергия лопасти
2.4. Уравнения Лагранжа второго рода
2.4.1. Эйлеров оператор по обобщенным координатам
2.4.2. Обобщенные силы, отнесенные к обобщенным координатам
2.4.3. Уравнения движения
2.5. Натяжение в тросах
2.6. Результаты численных расчетов
2.7. Сопоставление результатов численных расчетов и эксперимента
ГЛАВА 3. УБИРАЕМЫЙ НЕСУЩИЙ ВИНТ С УПРУГИМИ ТРОСАМИ
НА ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ
3.1. Основные положения и допущения
3.2. Внешние и расчетные силы и моменты, действующие на систему
3.3. Дифференциальные уравнения Лагранжа второго рода
3.3.1. Функция Лагранжа
3.3.2. Эйлеров оператор

3.3.3. Обобщенные силы, отнесенные к обобщенным координатам
3.3.4. Уравнения движения
3.4. Линейное ускорение сечений лопасти
3.5. Результаты численных расчетов
3.6. Достоверность результатов исследований
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
В современной авиации существуют две основные группы атмосферных летательных аппаратов (ЛА) - самолеты и вертолеты. Самолеты используются во всех отраслях народного хозяйства, главным образом на грузопассажирских перевозках. По сравнению с вертолетами они имеют более простую конструкцию и высокую грузоподъемность. Самолеты проще в эксплуатации и техобслуживании, однако, необходимость постройки многокилометровых бетонных взлетно-посадочных полос делают использование этого вида транспорта дорогостоящим. Кроме того, самолеты не всегда являются доступным транспортным средством. Это связано с трудностями постройки аэродромов в малых населенных пунктах, а также на вечной мерзлоте, на островах, в горной и болотистой местностях.
В случаях, когда применение самолетов невозможно, используются вертолеты. Их основными достоинствами являются вертикальные взлет и посадка и способность приземления на неподготовленную поверхность. Кроме того, достоинством вертолетов является возможность аварийной посадки при остановке двигателей. К недостаткам вертолетов относятся низкие скорости полета, большой расход топлива и малая грузоподъемность. Ограничение по скорости полета объясняется явлением срыва потока и возникновением местных скачков уплотнения на лопастях несущих винтов [4, 8, 16]. Повышенный расход топлива вызван малым коэффициентом полезного действия несущего винта, что требует подвода к нему большой мощности [57]. Низкая по сравнению с самолетами грузоподъемность обусловлена невозможностью создания несущих винтов большого диаметра. Причиной этого является стояночный свес лопастей.
Совмещение лучших качеств самолетов и вертолетов в одном летательном аппарате - одна из основных задач современной авиационной индустрии. С 50-х годов прошлого века рядом фирм и конструкторских бюро, таких как Bell, Boeing-Vertol, Hiller, Ling-Temco-Vought, Curtiss-Wright, Ca-

Согласно выражению (1.1) скорость центра масс лопасти в векторной форме записывается так:
К = vRjr + (ф + а + sin р]»1 + [(ф + а)/ + (ф + а + рК «м p1/i •
Тогда кинетическая энергия лопасти на первом этапе выпуска лопастей определяется выражением

Ть=-Мь
ф2/?(/г2 + (ф + а)2!1 + 2(ф + а)(ф + а + р)/хс cosр -
- 2ф(ф + ос + р)/гdrxc sin р] +1 (ф + а + р)2 Jb02.
Ha втором этапе радиус-вектор центра масс лопасти в проекциях на оси подвижной системы координат Охххух представляется в виде К = Rdr COSJ + l + Xc COS p]lj + [xc sin P - Rdr sin y]y,, а его производная по времени определяется формулой
гс = [- УRdr sin У - РЛ'с sin р}‘] + [- iRdr cos У + Р*С COS Pi/I •
Выражение скорости центра масс лопасти выглядит следующим образом:
[?Rdr «шу-(ф +Y + р)*с 5т р]/*! +
+ [фД* cos у + (ф + у)/ + (ф + у + р)хс cos р]у, . Кинетическая энергия лопасти на втором этапе такова:

ть-~мь
Ф2^,2 +
(Ф + у )212 + 2(ф + у)(ф + у + p)/.Yc. COS Р +
2ф(ф + У)Rdrlcosу+ 2ф(ф + у + Р]Rdrxc cos(y + р)]+ -(ф + у + р)2 Jb02.
На третьем этапе
г'с = [/ + хс cos pj/, + [Rdr + хс sin р]у, и r'c= [ссRdr - рхс sin р), + [рхс cos pJ/j. Тогда скорость центра масс лопасти равна
Vс = -[фУф/г + (ф + а + р)хс sin pj/j + [(ф 4 сс)/ + (ф 4 сс + р)хс cos p]/j, а кинетическая энергия лопасти определяется зависимостью
Ть=-Мь
ф~Rdr 4 (ф + сс)~ 2 4 2(ф + сс)(ф 4 ос 4 р)хс cos Р