ДИАЛОГИ (споры) О ТЕОРИИ НВ И РОТОРОВ

[slavka33bis]

ВОПРОС, а почему???

Значительная крутка лопастей хороша для создания тяги, но для авторотации вредна. Вспомните лопасти автожиров - они без крутки. 

Неверно. Крутка лопастей повышает эффективность винта, особенно при косой обдувке, как в моторном полете, так и на авторотации. Это становится понятным, учитывая то, что не все сечения лопасти и не на любом азимуте создают ротационный момент. Полная аэродинамическая сила под воздействием набегающего потока направлена вперед и создает момент, вращающий винт только в средней части лопасти. Корневой и концевой отсеки, наоборот, сопротивляются. Условие установившейся авторотации - равенство моментов тяги и сопротивления. В идеале, отсеки лопасти, потребляющие мощность, должны создавать подъемную силу, чтобы они сопротивлялись не впустую. Это ограниченно возможно на внутренних отсеках лопасти, поэтому там должна быть положительная крутка.   
При косой обдувке винта ротационный момент исчезает на отстающей лопасти, т.е. каждая лопасть, в зависимости от азимута, то везет, то сопротивляется. Для того, чтобы отстающая лопасть переваривала сопротивление в подъемную силу,  она должна не только иметь больший угол атаки. чем наступающая (от взмаха), но и иметь крутку, поскольку наибольший угол атаки должны иметь сечения, ближние к центру.
Проблема заключается в том, что идеальная крутка лопасти нелинейна и зависит от режима полета. Реальная лопасть не может одинаково хорошо работать в услвиях осевого обтекания и косой обдувки с разными мю. Однако, выгодная крутка для режима авторотации по наклонной траектории, близка к той, которая требуется для моторного полета с некоторой поступательной скоростью.
Винт автожира, не имеющий крутки лопастей, работает как винт с круткой, но меньшего диаметра.

Неверно. Крутка лопастей повышает эффективность
. . .
. . .  не имеющий крутки лопастей, работает как винт с круткой, но меньшего диаметра.

В отношении авторотирующего винта Вы
                 (утверждая о том, что наличие у него отрицательной круткия (при прочих равных) увеличивает его несущие способности, я извиняюсь)
не правы абсолютно.

Для автожира отрицательная крутка лопастей - это "конец нормальным полётам".
Без крутки - хорошо.
А если лопасти ротора автожира имеют положительную крутки - несущие способности такого ротора, при прочих равных,
"возростает до своего максимума".

Вы попались на распространенное заблуждение.

Denis,
перед нашей с Вами "дракой" сообщу:

Похоже, что заблуждились, практически, все автожироразработчики и роторостроители.
Раз кроме ротора от "Раф", если я не путаю, ни один ротор для автожира, из фирменных и "не очень" не имеет отрицательной крутки.
                       (У лопастей "Рафа" отрицательная крутка находится в районе 1,5 градусов.)
Практически все имеют крутку 0 градусов.
И только некоторые (один из них "ДрагонВингс") имеет положительную геометрическую крутку.
28футовый порядка 6 градусов.
Из-за наличия у него положительной крутки этот ротор (имея не очень значительный вес лопастей) очень резво откликается на изменение нагрузки в полёте (появляющаяся при манёврах перегрузка)
своими оборотами.
Благодаря этому автожир с таким ротором может демонстрировать потресающие фигуры автожирного высшего пилдотажа.

P.S.  Кстати,
         с содержанием вот этого поста
         я с Вами согласен целиком и полностью:

Двигатель ротакс 912 имеет . . .
. . .
. . .  

 

[slavka33bis]

                  Предисловие:
                       Я не понимаю, что это за неуёмная манера "отрицать всё и вся"?
                       Вы сейчас тоже пытаетесь отрицать неопровержимые объективные факты.
                       Ни один автожир не летает на лопастях, имеющих отрицательную крутку со значениями,
                       близкими к вертолётным лопастям.

Ликбез.
Момент авторотации может возникнуть только в тех сечениях лопасти, гед вектор полной аэродинамической силы отклонен вперед.
Это возможно тогда, когда данное сечение имеет положительный Су по отношению к набегающему потоку (всегда положительный угол атаки будет при симметричном профиле), [highlight]но отрицательный угол установки по отношению к плоскости диска винта.[/highlight]
При косой обдувке эти условия выполняются только на наступающей стороне диска винта.  Отрицательный угол установки сечений лопасти по отношению к плоскости диска там обеспечивается не только минимальным обшим шагом, но и взмахом, т.к. на наступающей стороне лопасть машет вверх и местные углы атаки получают отрицательное приращение. 
Сочетание вышеописанных углов установки  лопасти отностельно местного вектора потока и плоскости диска обеспечивается положительным углом атаки диска винта.
Максимум автротационного момента, очевидно, создается на азимуте 90 градусов, в сечениях наступающей лопасти, достаточно удаленных от оси вращения винта, но за исключением концевого отсека, где имеется обратное перетекание.
Когда лопасть проходит этот, относительно узкий диапазон азимутов, она везет весь винт.
На всей остальной части диска винта создается тяга, как и при моторном полете.
Теперь нетрудно видеть, что отрицательная крутка конца лопасти относительно корня помогает эффективно использовать площадь диска на режиме авторотации.
Оптимальная крутка для режимов косой обдувки(максимальную крейсерскую скорость) помогает как при мотрном полете (снижение потребной мощности), так и на авторотации.
Однако, безопасность посадки на авторотации и требования к подготовке пилота вертолета зависят не только и не столько от аэродинамики несущего винта.
    

Я для Вас мог бы выставить кучу скринов со страниц вертолётных книг, в которых чётко написано, что отрицательная крутка очень сильно снижает несущую способность НВ в режиме снижения на самовращении винта.
А от этого вертикальная составляющая скорости снижения очень заметно выше той, которая могла бы быть в том случае,
если бы на лопастях крутка либо отсутствовала вовсе, либо была положительной.

Для более коректного вывода нам нужно сравнить два ЛА, приблезительно одинаковых весОв
с приблеительно схожими геометрическо-количественными показателями лопастей НВ и ротора.

Бум сравнивать?

 

[slavka33bis]

[highlight]Теперь нетрудно видеть,[/highlight] что отрицательная крутка конца лопасти относительно корня помогает эффективно использовать площадь диска на режиме авторотации.

Денис, а где посмотреть-то?
Где я это должен был увидеть?
Вы разве какие-то графики и схемы тут выложили?

 

[Denis]

В теме про Ак-1-3 я достаточно хорошо изложил условие возникновения авторотационного момента. Диаграмму скоростей на эелементе лопасти в режиме авторотации можно, наверное, найти во многих книжках по аэродинамике вертолета. Дальше можно следать определенные выводы.
Что касается реальных вертолетов, то они очень даже неплохо авторотируют. Следуетт обратить внимание. что скоростть снижения на авторотации при снижении пооптимальной траектории сохраняется ниже 10м/с даже у тяжелых вертолетов с нагрузкой на диск НВ в разы большей. чем у автожиров, а аэродинамическое качесто на авторотации достигает 5-6 единиц.  Более ого, эффективность использования диаметра несущего винта примерно одинакова на режиме атворотации и в горизонтальном полете на экономическйо скорости. Практически, оптимизция аэродинамической компоновки лопасти на режим крейсерского полета. одновременно решает задачу эффективной реализации режима снижения на авторотации. Однако, задача обеспечения безопасной посадки  с такого режима этим не исчерпывается. Необходимо согласовать аэродинамику с динамикой полета.
Задача безопасной посадки на режиме авторотации заключается в следующем:

1. Снижение вертикальной скорости до безопасной;
2. Снижение поступательной скорости до минимальной;
3. Создание вертолету посадочного положения.
Все это должен суметь пилот со средней подготовкой и не мгновенной реакцией. Однако, при неправильном согласовании инерционных характиристик НВ и аэродинамических характеристик всего вертолета эта задача может оказаться трудной и даже невыполнимой для пилота любой квалификации.

 

[slavka33bis]

Дальше можно следать определенные выводы.

В том-то и дело, что практически во всех книжках о вертолётах внимание читателя заостряется на том, что отрицательная крутка лопастей НВ отрицательно сказывается на авторотационных свойствах НВ.

Следуетт обратить внимание. что скоростть снижения на авторотации[highlight] при снижении пооптимальной траектории[/highlight] сохраняется ниже 10м/с даже у тяжелых вертолетов с нагрузкой на диск НВ в разы большей. чем у автожиров,

А если траектория будет не оптимальной?
Я слышал Ми-24 падает со скоростью порядка 30 м/с.
Но это не важно.

а аэродинамическое качесто на авторотации достигает 5-6 единиц

И у автожиров примерно такое же качество.
от 4 до 6.
А может даже и больше.

Но мы же не об этом.

Раз, по Вашим словам, эффективность НВ (при отрицательной крутке лопастей на режиме самовращения) увеличивается, то следует,
что при отсутствии на лопастях отрицательной крутки эффективность НВ должна обязательно снизиться.
А при положительной она снизится ещё значительнее.
Я Вас правильно понял?

 

[slavka33bis]

Следуетт обратить внимание. что скоростть снижения на авторотации при снижении пооптимальной траектории сохраняется [highlight]ниже 10м/с [/highlight]даже у тяжелых вертолетов с нагрузкой на диск НВ в разы большей

А Вы ни чего не путаете?

 

[Denis]

Поняли правильно. Эта эффектвность главным образом будет выражаться в диаметре винта, потребном для реализации одной и той же минимальной скорости снижения. Вертолетный НВ с отрицательной круткой, оптимизированный на крейсерские режимы, будет наименьшего диаметра.   

 

[Denis]

Следуетт обратить внимание. что скоростть снижения на авторотации при снижении пооптимальной траектории сохраняется [highlight]ниже 10м/с [/highlight]даже у тяжелых вертолетов с нагрузкой на диск НВ в разы большей

А Вы ни чего не путаете?

Не путаю

 

[slavka33bis]

Не путаю

По Вашему и у Ми-24 скорость меньше 10 м/с?

 

[niksann]

Денис, Ваши бы слова, да Богу в уши! Ах, если бы все было так как вы изъясняете, что одинаковая крутка хороша и для моторного режима, и для самовращения. Увы нам такого счастья не дано, к большому сожалению.  :-/

 

[Yakovlyev]

Увы нам такого счастья не дано, к большому сожалению.  

Согласен полностью. Выбор крутки лопасти это компромис между способностью создания тяги НВ и, с другой стороны, возможностью приемлемой авторотации. На вертолете АК, по моему мнению, при проектировании лопасти больше внимания уделяли тяге.

 

[Denis]

Денис, Ваши бы слова, да Богу в уши! Ах, если бы все было так как вы изъясняете, что одинаковая крутка хороша и для моторного режима, и для самовращения. Увы нам такого счастья не дано, к большому сожалению.  :-/

Вот пример такого счастья:

Robinson R-44 Raven II
Полетный вес 1134кг, диаметр НВ 10.1м, нагрузка на диск НВ 14кг/м2
Мощность мотора 245л.с. Нагрузка на мощность 4.6 кг/л.с.

Минимальное снижение на авторотации 6.25м/с на скорости 55 узлов, К= 4.5
Максимальное качество на авторотации 5.5 на скорости 90 узлов, при этом снижение 8.5 м/с.

Источник данных:
http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:HqtsAcvtOfUJ:www.flightglobal.com/articles/2005/09/20/201581/flight-test-robinson-r-44-raven-reborn.html+heavy+helicopter+autorotation+rate+of+descent&cd=35&hl=en&ct=clnk&source=www.google.com

 

[slavka33bis]

Robinson R-44 Raven II

Денис, выставляйте такую же информацию о "R-22".
Тогда сможем подобрать автожир для более коректного сравнения.

 

[[=Djeki =]]

Не путаю

Я вот сначала написал,а пот ом подумал что неприлично встреваю в ваш со Славкой диалог.
Хочу только спросить - Вы можете подробно рассказать процесс посадки вертолёта на авторотации?

 

[niksann]

Минимальное снижение на авторотации 6.25м/с на скорости 55 узлов, К= 4.5
Максимальное качество на авторотации 5.5 на скорости 90 узлов, при этом снижение 8.5 м/с.

Источник данных:
http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:HqtsAcvtOfUJ:www.flightglobal.com/articles/2005/09/20/201581/flight-test-robinson-r-44-raven-reborn.html+heavy+helicopter+autorotation+rate+of+descent&cd=35&hl=en&ct=clnk&source=www.google.com

К сожалению я в английском ни бум - бум, может там есть информация о величине крутки на этом робинсоне, так как именно это является главной характеристикой в этом вопросе. Может там крутка то всего градуса 3, т.е. выбран компромисс.

 

[ingar]

Мне представляется все гораздо проще. Профиль имеет угол максимального качества (пусть 6 гр.). При этом подъемная сила направлена вверх. На более высоких углах атаки подъемная сила отклоняется назад - авторотации нет. На углах меньше угла максимального качества наклоняеся вперед - авторотация есть. Задача крутки поставить все сечения лопасти под максимально близким углом к максимальному качеству (пусть 4 гр.). плюс определенный запас (2 гр.). Не знаю какой запас. Отклонение в меньшую сторону неизбежно ухудшает качество ротора. В большую - останавливает. Ротор автожира вкручивается в воздух на скоростях больше 60-70 км/ч практически на одинаковое расстояние за один оборот (порядка 0,6-0,7м). Ежу понятно, что крутка положительна и если ее делать с постоянным шагом (0,6-0,7 м.), то она и нелинейна. Если от конца лопасти до 0,2 радиуса, то как раз около 6гр. получается. Ближе 0,2 нет смысла крутить - углы закритические, лучше просто удобообтекаемая палка. 0т конца до 0,75 радиуса, где создается половина подъемной силы крутка получается всего 0,5 гр.

 

[slavka33bis]

Я вот сначала написал,а пот ом подумал что неприлично встреваю в ваш со Славкой диалог.

Да ладно Жень ...
Скромняга ...
Если есть что сообщить, будет даже лучше, если сообщишь.
Я ведь тоже часто ошибаюсь.
Даже в тех вопросах, в которых, казалось бы, я был уверен апсолютно.
Пример, наш недавний диалог об боковом направлении заваливания плоскости вращения ротора относительно оси вращения ротора при поступательном перемещении автожира.
Гудвин мне доказал-таки, что я, мягко говоря, "был излишне уверен".

И сейчас может оказаться так, что я тоже-таки ошибаюсь.
ТОлько Денис мне должен это доказать.

И самые корректные выводы можно сделать сравненив вертолёт и автожир примерно со схожими геометрико=весовыми характеристиками.

Кстати, Денис.
А как Вы считаете в какую сторону будет заваливаться плоскость вращения ротора относительно оси вращения в режиме косой обдувки?

Есть два мнения:

1)  в сторону наступающей лопасти;

2)  в сторону отступающей лопасти.

У Вас будет третье мнение или Вы выбирите одно из "озвученых"?
о

 

[slavka33bis]

Мне представляется все гораздо проще.
. . .
. . .

ingar, Вы молодец.
Правильный подход.

Мне интересно примет ли Денис упомянутую Вами концепцию, как аргумент.

Ротор и НВ имеют одну принципиальную разницу.
Через НВ воздух перемещается сверху вниз,
а через ротор снизу вверх.

А от сюдыва и возникает необходимость в соответствующем направлении закручивания лопасти для удержания углов атаки элементов лопасти в интервале, очень близком к оптимальному значению.

Вот и получилось так, что элементы лопасти НВ, удаляясь от центра вращения должны уменьшать свои углы установки
так же, как и на обычных маршевых воздушные винтах.

А элементы лопасти авторотирующего винта наоборот.
При удалении от центра вращения ротора угол установки лементов должен увеличиваться.

Вот только так углы атаки на элементах лопасти можно удержать в оптимальном интервале.

Если бы двигателя вертолётов моглибы работать со стопроцентной гарантией безотказности, то лопасти их НВ моглибы иметь более значительные углы геометрического закручивания.

Но раз отказ ДВС остаётся возможным, то разработчики несущих систем для вертолётов, просто обязаны дать шанс экипажам вертолётов спуститься к земде в более-менее контролируемом "падении".
И иметь возможность шлёпнуться на землю с более менее безопасной вертикальной скоростью.

Вот из этих соображений разработчики несущих систем были вынуждены значительно уменьшить отрицательный угол крутки лопасти.
Смерившись с тем, что при этом снизится эффективность винта.
Они, скорее всего, посчитали так, что: - "Экономия топлива - это, конечно, тоже хорошо,
                                                                но жизни членов экипажей, всё-таки, дороже."

 

[goodwin13]

Гудвин мне доказал-таки, что я, мягко говоря, "был излишне уверен".

Я доказал, что Вы и многие на форуме не хотите читать учебники, остальное доказал Жабров. ;D

 

[slavka33bis]

А не хотите ли Вы сделать "второй контрольный"?  :-?


За "первый" я Вам очень благодарен.
Получил неописуемое удовольствие.

Кстати, для удобочитаемости, я хочу засунуть разбросанный первоисточник Братухина в удобочитаемый формат (например в"Дежавю") и и передать этот труд в библиотеку Александра.
Если он, конечно, будет не против.