Владимир Живетин - Безопасность полета вертолета. Системы аэромеханического контроля

Таким образом, согласно [17, 18, 22], между величиной σ среднего квадрата пульсаций коэффициента перепада давления в заданной точке лопасти и параметрами движения НВ имеет место функциональная зависимость

σ = f ( C R , μ, θ y , M , ρ), (5.7)

где С R – коэффициент полной аэродинамической силы НВ;

μ – безразмерная продольная скорость движения НВ;

θ y – безразмерная осевая скорость движения НВ;

М – осредненное за один оборот НВ число Маха на конце лопасти;

ρ – плотность воздуха.

При этом

где – величина полной аэродинамической силы НВ;

а – скорость звука за бортом;

V x – продольная скорость движения НВ;

V у – осевая скорость движения НВ.

Если в полете осуществить замер: величины перепада давления в заданной точке лопасти НВ вертолета; скорости звука и плотности воздуха за бортом; величины полной аэродинамической силы НВ и осевой скорости его движения (например, используя методы [3]), то функциональная зависимость (5.7) может служить для идентификации величины безразмерной скорости μ продольного движения НВ.

Поскольку функциональная зависимость (5.7) имеет сложный и неявный характер задания, то при заданных C R , θ y , σ, M и ρ величину безразмерной продольной скорости движения НВ μ можно вычислить, применяя, например, метод Ньютона последовательных приближений нахождения корня уравнения (5.7):

где в качестве нулевого приближения можно положить μ 0= 0,15, а производную

находить как центральную разностную производную

если , или как правостороннюю разностную производную

если μ k – < 0, где – задаваемое приращение величины μ ( = 0,01).

Теоретические исследования предлагаемого аэрометрического метода среднего квадрата измерения продольной скорости движения НВ выполним для НВ вертолета Ми-8. При этом условимся точку съема перепада давления располагать на расстоянии 40 % хорды от передней кромки лопасти.

Используя (5.5) и (5.6), а также разработанный ранее алгоритм, мы получили распределение величины среднего квадрата σ пульсаций коэффициента перепада давления по сечениям лопасти НВ вертолета Ми-8 (рис 5.2÷5.4). Анализ этих зависимостей показывает, что для реализации предлагаемого способа измерения продольной скорости движения НВ целесообразно использовать информацию о величине среднего квадрата пульсаций перепада давления, замеряемого в сечениях = 0,4÷0,5, как с точки зрения достаточно значительных пульсаций аэродинамической нагрузки в этих сечениях, так и с точки зрения меньшего влияния на величину σ этих пульсаций осевой скорости движения НВ. При этом на малых скоростях полета выгодно снимать информацию – в сечении = 0,4, а на больших скоростях полета в сечении = 0,48. Учитывая далее, что на больших скоростях полета продольная скорость движения вертолета может быть достаточно точно определена традиционными методами, а особый интерес представляет измерение малых скоростей полета, будем считать, что съем информации о величине среднего квадрата пульсаций коэффициента перепада давления осуществляется в сечении лопасти = 0,4.

Рис. 5.2

Применяя (5.9), мы провели исследование влияния параметров движения НВ, плотности воздуха за бортом и величины среднего квадрата пульсаций коэффициента перепада давления, замеряемого на лопасти НВ вертолета Ми-8 в точке = 0,4 сечения = 0,4, на величину безразмерной продольной скорости движения НВ, измеряемую предлагаемым способом (рис. 5.5÷5.9). Анализ этих зависимостей показывает, что измерительная система обладает примерно одинаковой на всех режимах полета достаточно высокой чувствительностью к изменению основного регистрируемого параметра величине среднего квадрата пульсаций коэффициента перепада давления, существенное влияние на измеряемое значение μ оказывает величина полной аэродинамической силы НВ и его осевая скорость движения, а влияние сжимаемости и плотности воздуха за бортом менее существенно, причем зависимость μ от М и ρ линейна. Распределение σ пульсаций коэффициента перепада давления по сечениям лопасти НВ вертолета Ми-8 ( = 0,41; μ = 0,1; М = 0,65; ρ = 1,228 кг/м) приведено на рис. 5.5.

Рис. 5.3. Распределение σ пульсаций коэффициента перепада давления по сечениям лопасти НВ вертолета Ми-8 ( = 0,41; μ = 0,2; М = 0,65; ρ = 1,228 кг/м 3)

Рис. 5.4. Распределение σ пульсаций коэффициента перепада давления по сечениям лопасти НВ вертолета Ми-8 ( = 0,41; μ = 0,3; М = 0,65; ρ = 1,228 кг/м 3)

Рис. 5.5. Зависимость безразмерной продольной скорости движения НВ от величины среднего квадрата пульсаций коэффициента перепада давления в точке = 0,4, = 0,4 (ρ = 1,228 кг/м3; М = 0,65)