Техника - молодёжи 2005-02, страница 22

Рис. 5. АКС: 1— авиационная ступень; 2 — космическая ступень; 3 — разъемный стыковочный узел; 4 — крыло, 5 — элевоны крыла; 6 — руль направления; 7 — силовая установка; 8 — лопасть верхнего и нижнего винтов; 9 — гибкий лонжерон; 10 — барабан намотки лонжерона; 11— втулка; 12 — стартовая колонна

вукового. Несущая способность винта сохраняется до высот полета самолетов с газотурбинными двигателями.

При этом отмечено, что, в связи со сверхзвуковой окружной скоростью, важно оценить величину потребной мощности для вращения винта.

На рис. 4 показано изменение составляющих потребной мощности в зависимости от коэффициента нагрузки на лопасть.

Коэффициент нагрузки определяется как тяга, деленная на произведение площади лопасти и атмосферного давления.Таким образом, этот коэффициент увеличивается с увеличением высоты. Минимальное значение коэффициента удельной нагрузки на лопасть составляет 0,10, однако кривая очень пологая и, если выбрать коэффициент удельной нагрузки порядка 0,08 или 0,16, то мощность увеличится незначительно. Это означает, что потребная мощность для полета, например, на высоте 6000 м, не превышает величины, необходимой на уровне моря, в то время как обычная система несущих винтов требует мощности, приблизительно в полтора раза большей.

2

7

N

Другая важная проблема связана с шумом винта при сверхзвуковой окружной скорости. Можно ожидать, что уровень шума будет близок к создаваемому сверхзвуковым транспортным самолетом «Конкорд». Шум сверхзвукового НВ увеличивается с ростом окружной скорости, однако теория и эксперимент свидетельствуют, что это справедливо до чисел Маха менее 1,1. При больших числах Маха уровень шума мало зависит от роста скорости.

Изменение в полете геометрии конструкции для получения нужных летных качеств летательных аппаратов общепринято в современном авиастроении: уборка шасси, использование убираемых закрылков, изменение стреловидности крыла и другие. Характерным примером изменения геометрии в течение всего полета служит несущий винт вертолета, способный изменять угол наклона своей плоскости вращения и создавать вместе с вертикальной тягой горизонтальную тягу и управляющие моменты. При этом угол установки лопасти изменяется в известных пределах за каждый оборот НВ.

Каждый из названных способов изменения геометрии летательного ап

парата в той или иной мере представляет опасность для благополучного исхода полёта, и каждый из них первоначально воспринимался с определенной настороженностью. Несущий винт с гибкими лонжеронами лопастей, в особенности сверхзвуковой НВ изменяемого диаметра, в этом смысле не может быть исключением.

Однако, в связи с тем, что трансформация винта будет производиться на земле, она не будет являться фактором снижения безопасности полета. В отличие же от НВ вертолета, сверхзвуковой НВ изменяемого диаметра для АКС будет работать в режиме осевого обтекания, что значительно уменьшает сложность и увеличивает надежность системы управления НВ.

Самым опасным отказом для АКС, как и для любого летательного аппарата, будет являться отказ силовой установки. Однако вероятность отказа, например, двух независимо работающих газотурбинных двигателей равна 2x10" — 1О¹⁰ (для сравнения: вероятность отказа ракетного двигателя составляет 10 ³ с опасными последствиями для экипажа космического корабля, обслуживающего персонала и экологии района запуска).

АКС (рис. 5) состоит из авиационной и космической ступеней, последняя содержит контейнер с полезным грузом.

Выпуск лопастей НВ на полную длину лонжеронов производится при работе двигателей на режиме малого газа в положении АКС на стартовой колонне (см. рис.5, позиция I). После перевода двигателей на взлетный режим с одновременным увеличением оборотов НВ, выполняется вертикальный старт АКС (поз. II). Набор высоты происходит в режиме наклонного полета (поз. Ill) вплоть до разделения ступеней на заданной высоте (поз. IV). Авиационная ступень возвращается к стартовому комплексу в горизонтальном положении фюзеляжа. «Причаливание» к стартовой колонне производится в режиме вертолетного «висения».

Уборка лопастей после фиксации авиационной ступени на опорах стартовой колонны мало отличается от их выпуска. На винтовом приборе в процессе исследований выпуск-уборка лопастей были растянуты по времени (около 1 минуты), поэтому движение лопастей было устойчивым и практически не отличалось от работы винта на рабочих режимах.

Сверхзвуковой НВ изменяемого диаметра наиболее эффективно реализовать в соосном варианте исполнения. При этом площади, описываемые лопастями верхнего и нижнего винтов, не должны перекрывать друг друга, что достигается установкой гибких лонжеронов различной длины. Это позволит снизить аэродинамическое взаимодействие

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 2' 2 0 0 5

20