Большая техническая энциклопедия
2 7
A V W
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
А- АБ АВ АГ АД АЗ АК АЛ АМ АН АП АР АС АТ АУ АФ АЦ АЭ

Авторотация

 
Авторотация - режим полета, при котором энергия для вращения несущего винта не потребляется. Мощность для создания силы тяги и вращения винта обеспечивает либо тянущий вперед движитель ( на автожире), либо снижение вертолета. На автожире несущий винт выполняет ту же роль, что и крыло на самолете. Составляющая скорости обтекающего автожир потока, направленная перпендикулярно диску винта вверх, является источником мощности для вращения несущего винта. Поэтому для устойчивого горизонтального полета автожир нужно толкать вперед. При снижении вертолета на авторотации источником мощности является потенциальная энергия всего аппарата. Конкретно энергию несущему винту.
Реальная авторотация происходит при большей скорости снижения, относящейся к режиму турбулентного следа. На этом режиме кривая скоростей протекания хорошо аппроксимируется прямой.
Авторотация реального винта определяется условием P T ( V v) Р 0 или ( V и) / ив - Ро / Рв, откуда и находят скорость V / vB спуска.
Характер изменения N, Р и т в в зависимости от скорости полета, если угол установки лопасти и обороты винта не меняются. Режим авторотации ( точка f), где воздушный винт вращается только благодаря энергии набегающего потока воздуха. Отрицательная тяга по величине и направлению равна равнодействующей аэродинамических сил К. Мощность двигателя воздушному винту не передается и затрачивается только на преодоление внутренних потерь в двигателе ( турбина вращает компрессор и различные агрегаты), не передается мощность и от воздушного винта к двигателю.
Обтекание сечения лопасти при авторотации. Но авторотацию создают индуктивная и профильная составляющие аэродинамического момента всего несущего винта. Поэтому, вообще говоря, энергетически нейтральным оказывается только одно сечение, а остальные либо потребляют, либо производят мощность. Так как ф arctg ( V v / QR), угол протекания, большой в корневой части лопасти, уменьшается с приближением к ее концу. Во внешних же сечениях dQ 0, аэродинамический момент тормозит винт и энергия сообщается воздушному потоку. Так как суммарная мощность винта равна нулю, ускоряющий и тормозящий аэродинамические моменты должны взаимно уравновешиваться. При заданной скорости снижения концевая скорость QR винта сама изменяется до тех пор, пока не достигается такое равновесие.
Скорость снижения на авторотации при полете вперед вычисляется по простой формуле Ксн Prov / W. Следовательно, скорость снижения минимальна при скорости полета, которой соответствует минимальная потребная мощность. Эта минимальная скорость, как правило, приблизительно вдвое меньше скорости снижения на авторотации по вертикали. Угол снижения, определяемый величиной отношения V / V P / WV, минимален при минимуме отношения P / V в горизонтальном полете. При отказе двигателя на больших высотах летчик выводит вертолет на режим установившейся авторотации при скорости полета, которой соответствует минимальная скорость снижения. Вблизи земли летчик осуществляет подрыв, сводя вертикальную и горизонтальную скорости к нулю непосредственно перед приземлением. Если отказ двигателя происходит на малых высотах, то времени для выхода на режим установившегося снижения обычно не хватает.
При переходе на режим авторотации в случае недостаточного отклонения левой педали возможно возникновение опасных правых кренов, приводящих к перевороту вертолета, что может усугубиться еще и падением оборотов несущего винта ниже 2200 об / мин.
При этом число оборотов авторотации зависит от типа двигателя, скорости и высоты полета. Весь процесс запуска в полете сводится к организации воспламенения и устойчивого горения в основных камерах сгорания.
Скорость снижения на режиме авторотации определяется нагрузкой на диск, которая, очевидно, должна быть небольшой. Отсюда следует, что малая скорость снижения на режиме авторотации определяется низкой потребной мощностью на режиме висения. Возможность маневра подрыва для безмоторной посадки вертолета более важна, чем установившаяся скорость снижения, поскольку выбор нагрузки на диск определяется в основном требуемыми летно-техническими характеристиками.
Движение самолета, вызванное авторотацией крыла, известно как штопор. Самолет снижается по спиральной траектории, хотя он непрерывно кренится и рыскает. Лучший способ выхода из штопора - это уменьшение угла атаки; затем самолет входит в нормальное пикирование. Однако во многих случаях распределение масс в самолете таково, что гироскопический момент стремится увеличить угол атаки. Поэтому для выхода из штопора необходима очень большая управляющая сила.
Вследствие того, что моменты авторотации, так же как и моменты демпфирования крена на докритических углах атаки, пропорциональны плотности воздуха, сваливание на меньших высотах обычно происходит более резко.
При запуске двигателя на режиме авторотации Рк определяется как РК / ( Л /, Н), где Л / - скорость полета; Н - высота полета на режиме авторотации.
У винтокрылого аппарата, называемого автожиром, авторотация является нормальным режимом работы несущего винта. На вертолете мощность передается непосредственно несущему винту, который создает как подъемную, так и пропульсивную силы. На автожире же мощность ( крутящий момент) на несущий винт не поступает. Мощность и пропульсивную силу, требуемые для горизонтального полета, обеспечивает пропеллер или другой движитель. Следовательно, автожир по принципу действия похож на самолет, так как несущий винт играет роль крыла, создавая только подъемную силу, но не пропульсивную. Иногда для создания управляющих сил и моментов на автожире, как и на самолете, используют фиксированные аэродинамические поверхности, но лучше, если управление обеспечивает несущий винт. Несущий винт действует в значительной степени как крыло и характеризуется весьма большой величиной отношения подъемной силы к сопротивлению. Правда, аэродинамические характеристики несущего винта не столь хороши, как у крыла, зато он способен обеспечить подъемную силу и управление при гораздо меньших скоростях. Следовательно, автожир может летать со значительно меньшими скоростями, чем самолет. Однако без передачи мощности на несущий винт автожир не способен к настоящему висению или вертикальному полету. Так как аэродинамические характеристики автожира ненамного лучше характеристик самолета с малой удельной нагрузкой крыла, использование несущего винта на летательном аппарате обычно оправдано только тогда, когда необходимы вертикальные взлет и посадка аппарата.

Эти же лопасти, установленные в режиме авторотации, раскручивают аппарат во время снижения - это очень полезное свойство, значительно повышающее экономичность блюдца. В любом случае, поскольку скорость снижения не может превышать 3 м / с, вынужденная посадка не представляет опасности: блюдце само по себе является аварийным парашютом.
Следует иметь в виду, что на режиме авторотации компрессор не развивает почти никакого избыточного давления. Необходимое повышение давления для эффективного сгорания обеспечивается за счет скоростного напора. Поэтому условия работы камеры сгорания у авторотирующего1 двигателя менее благоприятны, чем в случае нормального запуска на земле.
Это соотношение полезно при оценке скорости снижения на реальной авторотации ( разд.
Работа сечений лопасти не. На висении поток через диск направлен вниз, а при авторотации - вверх. Вследствие изменения направления потока при переходе от висения к авторотации углы атаки сечений увеличиваются, если - после отказа двигателей на висении общий шаг винта не изменяется. Избыток тормозящего аэродинамического момента уменьшает угловую скорость винта. Кроме того, расширяется зона срыва, вследствие чего снижается подъемная сила лопасти и увеличивается ее сопротивление. Уменьшение подъемной силы требует увеличения ускоряющего момента, а рост сопротивления увеличивает тормозящий момент. Следовательно, авторотация винта с большой зоной срыва может оказаться невозможной. Чтобы избежать чрезмерного увеличения зоны срыва и снижения угловой скорости вращения винта, необходимо как можно быстрее уменьшить углы установки лопастей после отказа двигателей. Обычно оптимальным общим шагом для авторотации является малый положительный угол, при котором можно поддерживать нормальную величину частоты вращения винта.
При отказе двигателя вертолет имеет возможность совершить посадку на режиме авторотации; в этом случае при снижении вертолета с постоянной скоростью тяга несущего винта остается постоянной. Установившаяся скорость снижения вертолета на этом режиме даже при полете вперед весьма велика, поэтому режим авторотации используется обычно как аварийный. Крайне важно, чтобы летчик выполнял своевременные и правильные действия, обеспечивающие оптимальную траекторию полета в начале и конце маневра.
Когда скорость снижения возрастает от нуля на режиме висения до скорости авторотации, требуемая для вращения винта мощность уменьшается, а при дальнейшем увеличении скорости снижения несущий винт сам становится источником мощности. Эта глава посвящена в основном определению индуктивной мощности, которая является основной частью мощности, затрачиваемой несущим винтом на режимах вертикального полета, включая снижение. Чтобы понять происхождение индуктивных затрат мощности, нужно рассмотреть режимы обтекания винта в вертикальном полете.
Диаграмма рабочего процесса ТРД с форсажной камерой ( в координатах р - V. За точкой 4 наступает режим BetpHKa; его также принято называть режимом авторотации, однако здесь вложено другое понятие. В отличие от режима авторотации на режиме ветряка часть отрицательной мощности воздушного винта передается двигателю - набегающий поток воздуха вращает винт и ротор двигателя. Воздушный винт создает на этом режиме максимальную отрицательную тягу.
Модель самолета, изготовленная в / 10 натуральной величины, испытывается на авторотацию в потоке воздуха и воды.
Модель прекрасно летала и, достигнув наибольшей высоты, свободно переходила в авторотацию. Следует заметить, что аналогичное устройство с инерционными грузами с большим успехом было применено через 40 лет - в 1950 году - на несущем винте вертолета фирмы Белл США.
Вертолет Ми-4, оборудованный поплавками, может совершить посадку на воду на режиме авторотации с выключенным двигателем.
Установившееся безмоторное планирование на вертолете или вертикальный спуск ( парашютирование) на режиме авторотации несущего винта возможны и не раз встречались в летной практике. В случае отказа двигателя или перехода с моторного полета на режим самовращения несущего винта при уменьшении общего шага набегающий встречный поток вращает винт и вертолет благополучно совершает посадку.
Типичное значение этого угла составляет несколько градусов, изменяясь от небольшой отрицательной величины на авторотации до, возможно, 10 на режиме максимальной мощности.
Запасы кинетической энергии верто.
В соответствии с использованием кинетической энергии вертолета различают три способа его посадки на режиме авторотации несущего винта с неработающим двигателем.
Хотя наименьшая скорость снижения достигается при полете вперед, несущий винт вертолета обеспечивает безмоторное снижение ( авторотацию) и по вертикали.
Первое существенное достоинство модели состояло в том, что ее несущий винт после прекращения работы двигателя переходил на авторотацию, и модель начинала плавно снижаться, вращаясь в горизонтальной плоскости.
Центробежные путевые моменты, связанные с разносом масс вдоль фюзеляжа и вдоль размаха. Центробежный момент разнесенных по размаху грузов стремится устранить скольжение, что может иногда ослабить, а иногда усилить авторотацию в зависимости от направления скольжения.
Если отказ двигателя происходит на большой высоте, то летчик имеет достаточно времени для того, чтобы установить режим авторотации.
Встречный запуск представляет собой немедленный запуск двигателя ( сразу после его выключения) с помощью специальной системы запуска, не дожидаясь режима авторотации.
Дриз также предложил ввести в выражение индуктивной ско - - рости, определяемое импульсной теорией, эмпирическую поправку, которая позволяет исключить особенность, соответствующую режиму вертикального полета при идеальной авторотации.
При запуске двигателя на режиме авторотации Рк определяется как РК / ( Л /, Н), где Л / - скорость полета; Н - высота полета на режиме авторотации.
Таким образом, условия запуска обычным способом в полете ухудшаются по мере подъема на высоту как из-за понижения давления и температуры воздуха на входе в камеру сгорания, так и за счет увеличения диапазона между числом оборотов авторотации и малого газа.
Основными признаками самовыключения ГТД в полете являются: уменьшение скорости самолета вследствие резкого падения тяги; отсутствие или уменьшение расхода топлива; колебание давления топлива перед форсунками; рост или падение температуры газов за турбиной до нуля; резкое снижение оборотов отказавшего двигателя до оборотов авторотации; давление падает или остается неизменным; на двух - и многодвигательных самолетах энергичный уход с курса и увеличивающийся крен в сторону отказавшего двигателя; изменение интенсивности звука ( затухающий переходит в свистящий); загораются сигнальные лампы открытия лент перепуска; иногда экипаж ощущает толчки; цвет выходящих газов почти не изменяется.
За точкой 4 наступает режим BetpHKa; его также принято называть режимом авторотации, однако здесь вложено другое понятие. В отличие от режима авторотации на режиме ветряка часть отрицательной мощности воздушного винта передается двигателю - набегающий поток воздуха вращает винт и ротор двигателя. Воздушный винт создает на этом режиме максимальную отрицательную тягу.
На сечениях внутренней части лопасти равнодействующая наклонена вперед и создает крутящий момент, к-рый поглощается внешней частью лопасти, где равнодействующая отклонена назад. Если находящийся в состоянии установившейся авторотации эле-мент притормозить, то благодаря уменьшению окружной скорости угол атаки возрастает, равнодействующая наклонится вперед, и возникнет компонент, восстанавливающий вращение. Точно так же при ускорении вращения возникает затормаживающая сила, восстанавливающая состояние установившейся авто-ротации. Угол установки лопасти определяет собой угол атаки данного профиля для условий установившейся авторотации. Авторота-пия возможна лишь при узком диапазоне положительных углов установки лопасти, верхнее теоретич.
При Vnp const число оборотов авторотации с увеличением высоты возрастает медленнее, чем число оборотов малого газа пм.
Индуктивная скорость в вертикальном полете, определяемая по импульсной теории.
Поскольку такие режимы обтекания физически невозможны, в рамках импульсной теории не существует приемлемого решения для умеренных ( - 2иВ С V 0) скоростей снижения. Прямая V и О соответствует идеальной авторотации ( Р 0) и находится посреди диапазона, в котором импульсная теория неприемлема.
Если угол атаки превышает критический угол срыва, как описано в главе II, то с увеличением угла атаки подъемная сила уменьшается. Это делает возможным явление известное как авторотация.
Различие в подъемных силах опускающегося и поднимающегося крыльев. Но стоит придать крылу угол атаки, больший критического, как его поведение совершенно меняется: сообщенное - крылу вращение не только не тормозится, но, наоборот, еще больше усиливается. Это явление - самовращение, или авторотация, - лежит в основе штопора самолета.
Сравнение динамических линий рабочих режимов турбокомпрессора при увеличении и уменьшении подачи топлива. При запуске в полете с поднятием на высоту возможен срыв уже возникшего пламени. Для обеспечения надежного высотного запуска на режимах авторотации необходимо предусмотреть образование в камере сгорания мощного очага пламени.
Экипаж выключил двигатель, но и в режиме авторотации вибрация и посторонние; шумы также имели место. Экипаж продолжил по -; лет самолета на двух двигателях и произвел благо - получную вынужденную посадку в аэропорту.
Диаграмма авторотации. Точка пересечения этой прямой с кривой профильной характеристики определяет угол атаки, при котором рассматриваемое сечение энергетически нейтрально. График типа показанного на рис. 3.11 называют диаграммой авторотации. Энергетически нейтральным оказывается только одно сечение лопасти; внутренние ( относительно него) сечения работают под большими углами атаки, внешние - под меньшими. Однако диаграмма авторотации дает полезные сведения о характеристиках винта в целом. Таким образом, лопасть должна работать под углом атаки, при котором отношение Cd / ci и, следовательно, профильная мощность минимальны. Общий шаг для этого оптимального режима легко найти по диаграмме авторотации.
Если на нижней поверхности носовой части фюзеляжа вертолета по конструктивным или эксплуатационным соображениям нельзя установить переднюю стойку шасси, то применяется схема с хвостовой стойкой. В этом случае перед посадкой вертолета на режиме авторотации необходимо соответственно уменьшать угол тангажа фюзеляжа.
Обычно самолет сваливается тем резче, чем с большей перегрузкой он вышел на критические углы атаки. Это объясняется тем, что аэродинамические моменты самовращения ( авторотации) пропорциональны скорости полета и плотности воздуха. Исключением могут быть те самолеты, у которых влияние сжимаемости при определенных числах М и упругие деформации крыла при перегрузке приводят к такому изменению аэродинамических нагрузок по размаху крыла, при котором моменты авторотации уменьшаются.
На висении поток через диск направлен вниз, а при авторотации - вверх. Вследствие изменения направления потока при переходе от висения к авторотации углы атаки сечений увеличиваются, если - после отказа двигателей на висении общий шаг винта не изменяется. Избыток тормозящего аэродинамического момента уменьшает угловую скорость винта. Кроме того, расширяется зона срыва, вследствие чего снижается подъемная сила лопасти и увеличивается ее сопротивление. Уменьшение подъемной силы требует увеличения ускоряющего момента, а рост сопротивления увеличивает тормозящий момент. Следовательно, авторотация винта с большой зоной срыва может оказаться невозможной. Чтобы избежать чрезмерного увеличения зоны срыва и снижения угловой скорости вращения винта, необходимо как можно быстрее уменьшить углы установки лопастей после отказа двигателей. Обычно оптимальным общим шагом для авторотации является малый положительный угол, при котором можно поддерживать нормальную величину частоты вращения винта.
Скорость снижения на режиме авторотации определяется нагрузкой на диск, которая, очевидно, должна быть небольшой. Отсюда следует, что малая скорость снижения на режиме авторотации определяется низкой потребной мощностью на режиме висения. Возможность маневра подрыва для безмоторной посадки вертолета более важна, чем установившаяся скорость снижения, поскольку выбор нагрузки на диск определяется в основном требуемыми летно-техническими характеристиками.
Изменение мощностей стартера, турбины и компрессора ТРД при запуске. Особенность запуска ГТД в полете состоит в том, что отпадает необходимость в раскрутке ротора двигателя с помощью стартера. Встречный поток воздуха приводит ротор в быстрое вращение ( режим авторотации), при котором для осуществления запуска достаточно лишь воспламенить топливо в камере сгорания двигателя.

Особенность запуска ГТД в полете состоит в том, что здесь нет необходимости в раскрутке ротора двигателя с помощью стартера. Встречный поток воздуха приводит ротор в быстрое вращение ( режим авторотации), при котором оказывается возможным воспламенение топлива в камерах сгорания.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11