Книга освещает основные вопросы теории вертолета. В ней излагаются аэродинамика элемента лопасти, импульсная и вихревая теория несущего винта, динамика несущего винта с жесткими шарнирно закрепленными лопастями и методика аэродинамического расчета вертолета.
Рассматриваются проблемы устойчивости и управляемости вертолета, явления вибраций на вертолете, элементы теории земного резонанса и способы его устранения. В заключительной главе излагаются методы определения частот изгиб-ных и крутильных колебаний лопасти.
В целом книга содержит интересный материал, необходимый для широкого круга специалистов, занимающихся проектированием, испытаниями и эксплуатацией вертолетов.
ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
Бурный прогресс вертолетной авиации, продолжающийся уже более двух десятков лет, привел к значительному усовершенствованию и развитию теории вертолета, пополнившейся в последние годы анализом совершенно неизвестных ранее явлений, таких, как флаттер лопастей, земной резонанс и др. Обширная библиография, относящаяся к вертолетам, насчитывает множество работ отечественных и зарубежных авторов, посвященных отдельным вопросам аэродинамики и динамики вертолета. Однако в настоящее время в отечественной литературе явно ощущается недостаток в работе, которая могла бы служить обобщающей монографией по теории вертолета. Предлагаемый перевод книги Пола Р. Пейна, автора ряда оригинальных исследований в области теории несущего винта и видного практического работника английского вертолетострое-ния, может в какой-то мере восполнить указанный пробел.
Книга начинается с краткого изложения основных понятий аэродинамики, необходимых при рассмотрении динамики несущего винта. Далее, в главе 2 приводится обзор основных теорий индуктивного потока несущего винта. Рассматривается теория активного диска в осевом и косом потоках с распределением индуктивных скоростей согласно гипотезе Глауэрта, даются основные понятия о вихревой теории несущего винта и кратко освещаются вопросы взаимного влияния несущих винтов и влияния земли. Эта глава хорошо иллюстрируется экспериментальным материалом.
В главе 3 анализируется работа жесткого несущего винта и винта с лопастями, имеющими центрально расположенные горизонтальные шарниры, в косом потоке на основе импульсной теории несущего винта (теории элемента лопасти). Выводятся формулы для коэффициентов махового движения лопастей, тяги и крутящего момента для несущего винта с абсолютно жесткими на изгиб и кручение трапециевидными лопастями при распределении индуктивных скоростей по гипотезе Глауэрта. Здесь же дается учет влияния сжимаемости и зоны обратного обтекания на характеристики винта.
Глава 4 распространяет результаты предыдущего анализа на - есущий винт с разнесенными горизонтальными шарнирами, кото-
1198
ОГЛАВЛЕНИЕ
Сщ Предисловие автора ........... ...............
Принятые сокращения и основные обозначения ............ .
Глава 1 . Общая аэродинамика ................... 1
Г. 1. Введение ......................... ]
1.2. Подъемная сила дозвукового профиля ............. 3
1.3. Профильное сопротивление лопасти на дозвуковых скоростях . . ]
1.4. Несущие поверхности, обтекаемые со скольжением ....... Z
1. 5. Сопротивление обтекаемых тел при дозвуковых скоростях ... J
1. 6. Аэродинамический момент профиля .............. с
Глава 2. Аэродинамика несущего винта ......... ..... А
2. 1. Идеальный винт ..................... • 4
2. 2. Индуктивная скорость в вертикальном полете ........ 4
2.3. Индуктивная скорость при полете вперед . . . . ...... . -S
2.4. Понятие об «эффективной площади» .......... . .
2. 5. Другие уравнения индуктивной скорости в безразмерном виде .
2. 6. Расчет угла скоса струи несущего винта . . . . .......
2. 7. Распределение индуктивных скоростей по сметаемому диску .
2. 8. Индуктивная скорость вблизи несущего винта ....... 1
2. 9. Сопротивление от вертикальной обдувки .......... 1
2. 10. Сопротивление от вертикальной обдувки на режиме висения 1 2. И. Сопротивление от вертикальной обдувки при вертикальном по-
лете
2. 12. Сопротивление от вертикальной обдувки при полете вперед . 2. 13. Пример расчета сопротивления от вертикальной обдувки .. 2. 14. Влияние земли
2. 15. Теория элемента лопасти при вертикальном полете ...... J
2. 16. Индуктивные концевые потери ............... ?
2. 17. Расчет оптимальной крутки ................ Ц
2. 18. Применение теории элемента лопасти к расчету эффективной
площади е ометаемого диска на режиме висения ....... 1(3
2.19. Расчет закручивания струи по теореме о количестве движения Щ
3. 20. Изменение индуктивной скорости, обусловленное конечным чи-
слом концевых вихрей .................. И
2.21. Взаимное влияние двух несущих винтов на режиме висения . . 1;
2. 22. Взаимное влияние двух несущих винтов при полете вперед . . L 2. 23. Некоторые соображения относительно аэродинамики вертолета
продольной схемы ................ ..... 1'
2.24. Измерение тяги несущего винта и циркуляции путем исследова-
ния его струи ..................... , 1'
21 25. Теория винта в кольцевом канале ............. И
2. 26. Общие замечания о «вертикальной подъемной силе» ..... 1'<
490
Стр.
Глава 3. Основы динамики несущего винта вертолета....... 137
3. 1. Жесткий несущий винт................... 137
3.2. Несущий винт с ГШ на оси втулки ............. 148
3.3. Анализ несущего винта с шарнирно закрепленными лопастями . 154
3.4. Область обратного обтекания................ 164
3. 5. Влияние сжимаемости воздуха на маховое движение..... 166
3. 6. Угол атаки элемента лопасти................. 175
3.7. Приближенные зависимости для угла атаки лопасти и летных
характеристик....................... 177
3. 8. Ускорение элементарной частицы лопасти при маховом движении 182 Глава 4. Динамика несущих винтов с упругими шарнирами..... 186
4. 1. Общие соображения................... 186
4. 2. Несущий винт с «упругими» шарнирами........... 195
4.3. Несущий винт с большим разносом ГШ........... 216
4.4. Влияние обратного обтекания................. 222
Глава 5. Устойчивость махового движения и движение лопасти при
порывах воздуха........................ 223
5.1. Устойчивость махового движения............... 223
5. 2. Возмущенное движение лопасти при попадании в резкий верти-
кальный поток воздуха на режиме висения......... 226
5.3. Возмущенное движение лопасти при попадании в вертикальный
поток воздуха при полете вперед.............. 233
Глава 6. Аэродинамический расчет................ 239
6.1. Основные энергетические соотношения ........... 239
6.2. Изменение средней величины б в зависимости от характеристики режима несущего винта................. 241
6. 3. Определение профильного крутящего момента и продольной силы
уточненным энергетическим методом............ 243
6.4. Простой метод аэродинамического расчета вертолета..... 248
6. 5. Сравнение с результатами летных испытаний и примеры применения простого метода.................. 261
6.6. Форма представления кривых характеристик вертолета .... 268
6. 7. Отказ двигателя на режиме висения............. 276
6.8. Вертикальная посадка с использованием общего шага (с «подрывом»)......................... 280
6.9. Автожир с «прыжковым» взлетом.............. 285
6.10. «Точная» теория характеристик несущего винта........ 288
Глава 7. Устойчивость и управляемость.............. 300
7. 1. Общие соображения относительно управляемости...... 300
7.2. Статическая устойчивость на режиме висения........ 301
7. 3. Статическая устойчивость при полете вперед......... 302
7.4. Динамическая устойчивость................. 306
7.5. Устойчивость на режиме висения с двумя степенями свободы 315 7. 6. Общие замечания о расчетах устойчивости.......... 330
7.7. Автоматическая стабилизация............... 338
7.8. Влияние жесткости управления и демпфирования ....... 340
7.9. Чувствительность управления (по тангажу или крену) .... 341
7.10. Путевая устойчивость при полете вперед.......... 342
491
Стр.
Глава 8. Вибрации несущего винта................. 345
8.1. Введение........•..-.•.............. 345
8.2. Вертикальные вибрации сбалансированного несущего винта . . 345
8.3. Вибрации в плоскости вращения на сбалансированном несущем винте........................... 353
8.4. Дополнительные причины вибраций.............. 365
8. 5. Передача вибраций с лопастей на втулку при наличии ВШ . . . 367 8. б. Вертикальные вибрации, обусловленные несбалансированностью
несущего винта....................... 370
8. 7. Вибрации в плоскости вращения вследствие дисбаланса (на ре-
жиме висения)....................... 372
Глава 9. Земной резонанс и вибрации, вызванные резонансом несущего винта........................ 379
9. 1. Введение........................ 379
9. 2. Частоты собственных колебаний фюзеляжа или втулки .... 382
9.3. «Земной резонано в полете................ 389
9.4. Общие замечания по определению частот собственных колебаний фюзеляжа....................... 391
9.5. Колебания лопасти несущего винта............. 392
9.6. Резонанс двухлопастного несущего винта .......... 395
9. 7. Междулопастные упругие связи............... 397
9.8. Многолопастные несущие винты.............. 399
9.9. Демпферы вертикальных шарниров............. 402
9. 10. Взаимосвязь между колебаниями фюзеляжа и несущего винта
с тремя или более лопастями ............... 405
9.11. Уравнения Doutsch'a для расчета критических оборотов и демп-
фирования ........................ 409
9.12. Вертолеты с двумя несущими винтами........... 410
9. 13. Земной резонанс двухлопастных несущих винтов....... 410
Глава 10. Нагрузки и вибрации управления............ 415
10. 1. Введение . . . . . ................... 415
10.2. Нагрузки на хвостовой винт и вибрации.......... 418
10. 3. Органы управления несущим винтом............. 420
10.4. Вибрации системы управления вертолетом.......... 431
Глава 11. Флаттер лопастей несущего винта............ 435
1 11. 1. Флаттер лопасти несущего винта..............• 435
11.2. Флаттер упругой лопасти . ................ 437
11.3. Флаттерные испытания модели несущего винта......, 438
11.4. Флаттер двухлопастного винта на кардане.......... 443
11.5. Теория демпфирования Loewy при малых углах установки лопасти ..................... ....... 446
11.6. Современная теория флаттера............... 447
Глава 12. Упругость лопасти и резонанс.............. 452
12. 1. Введение........................ 452
12.2. Расчет частот собственных колебаний лопасти по энергетическому методу Rayleigh'fl.................. 456
12.3. Деформация кручения лопасти............... 469
Литература............................ 475
Цена: 500руб.
