Техника - молодёжи 2005-02, страница 21

ЗВУКОВОЙ БАРЬЕР!

лопасти и троса (таков «довесок» сопротивления цилиндрического тела диаметром всего 4 мм). Следует заметить, что КПД несущих винтов серийных российских вертолетов находится в пределах 0,6 — 0,7.

Преимущества НВ изменяемого диаметра обусловлены возможностью значительного увеличения площади, описываемой лопастями. Известно, что чем больше диаметр НВ при той же передаваемой ему мощности, тем больше удельная тяга НВ.

НВ изменяемого диаметра может работать и при сверхзвуковом обтекании лопастей:

1) имеется возможность применения на лопасти тонкого сверхзвукового профиля и возможность аэродинамического профилирования гибкого лонжерона;

2) особенность устройства лопасти позволяет в несколько раз уменьшить ее массу в сравнении с традиционной и обеспечить допустимые напряжения в элементах лопасти, несмотря на наличие больших окружных скоростей;

3) наличие гибкого лонжерона обеспечивает свободный выбор формы лопасти в плане и возможность размещения трансзвуковой зоны на радиусах длины лонжерона, что позволит исключить неблагоприятное воздействие этой зоны на лопасть (в отличие от лопасти НВ вертолета, для которой эта проблема попросту неразрешима).

По-видимому, несущий винт изменяемого диаметра — единственно возможное средство реализации сверхзвукового несущего винта.

Если от первого полета самолета (1903) до первого полета серийного самолета (1907) прошло 4 года, то от первого полета вертолета (1907) до полета первого серийного вертолета (1942) — 35 лет. Длительность создания вертолета объясняется сложностью несущего винта в сравнении с крылом самолета, потребовавшим большого объема научных и экспериментальных работ. Но за 60-летний период производства несущих винтов вертолетов несравнимо возрос уровень их совершенства, надежность и безопасность эксплуатации.

Следует заметить также, что в прошлом веке в каждые 10... 12 лет происходило удвоение скорости полета. Звуковой барьер на самолете был преодолен уже в 1947 г. Поэтому,

учитывая современный уровень знаний по несущим винтам вертолета и аэродинамике сверхзвукового обтекания, можно ожидать успеха в исследованиях и сверхзвукового НВ изменяемого диаметра.

Сверхзвуковой воздушный винт впервые исследовался в 1947 г. в ЦАГИ под руководством академика М.В. Келдыша при окружной скорости концевой части лопасти винта в 1,25 раза превосходящей скорость звука. Выяснилось, что значения подъемной силы на вращающейся лопасти (вследствие действия центробежных сил) могут в 4 раза превосходить соответствующие величины для этой лопасти, установленной неподвижно и обтекаемой воздушным потоком, имеющим равные скоростные характеристики. А величина аэродинамического качества симмет

ричного профиля даже в трансзвуковой зоне составила 8 единиц.

В отчете также отмечается: «Особо заманчивым является применение вращения для достижения около-и сверхзвуковых скоростей, что не представляет существенных технических трудностей, вто время как измерения параметров в аэродинамических трубах при этих скоростях связаны со значительными затруднениями».

Поэтому, при возобновлении исследований сверхзвукового винта, можно избежать напрасного расходования средств на изготовление модели винта. Модель винта могла бы впоследствии использоваться в качестве стенда для исследования характеристик профилей крыльев в сверхзвуковом потоке, даже в том случае, если в процессе исследований возникнут непреодолимые препятствия для практического применения НВ изменяемого диаметра.

2-

Рис.4. Изменение составляющих потребной мощности в зависимости от коэффициента нагрузки на лопасть: 1 — величина мощности, приходящаяся на единицу веса [х 168 Вт/Н]; 2 — коэффициент нагрузки лопасти; 3 — полная мощность; 4 — индуктивная мощность; 5 — мощность на волновое сопротивление при создании подъемной силы; 6 — мощность на волновое сопротивление при нулевой подъемной силе и на сопротивление трения

Сверхзвуковой НВ исследовался в Великобритании с целью применения его на летательном аппарате вертикального взлета. В экспериментах окружная скорость концевой части лопасти в 2 раза превосходила скорость звука. При этом оказалось, что взлетная масса летательного аппарата со сверхзвуковым винтом будет в 3 раза больше, чем с дозвуковым винтом (при равных диаметрах обоих винтов), тогда как относительная масса НВ будет меньше массы эквивалентного доз

Рис.З. Конструкция лопасти изменяемой длины (вариант): 1 — жесткая концевая несущая поверхность; 2 — управляемый закрылок; 3 — гибкий лонжерон; 4 — барабан; 5 — скоба; 6 — шарнир; 7 — втулка НВ; 8 — центробежный груз; 9 — трос; 10 — качалка; 11— захват

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 2' 2 0 0 5

19