Вертолёт, 2005 № 04 - [6]
Вертолет «Ансат»
1 — исходный вариант; 2 — сняты подвесные топливные баки; 3 — увеличено удлинение кормовой части фюзеляжа; 4 — утоплены в фюзеляж подфюзеляжные части рессор; 5 — стойки рессор укрыты обтекателями; 6 — ограничение по редуктору двигателя на максимальном продолжительном режиме; 7 — ограничение по редуктору двигателя на взлетном режиме
Вопросы общей и местной аэродинамики вертолета «Ансат» решались на моделях в аэродинамической трубе Т-105. В летных испытаниях надежно определялась эффективность новых решений. Оба направления работ были согласованы и хорошо дополняли друг друга. Зависимости потребной мощности и километрового расхода топлива от истинной воздушной скорости полета вертолета «Ансат» даны на рис. 3 и 4.
Можно подвести итоги совместных работ ЦАГИ и КВЗ по вертолету «Ансат»:
— максимальная скорость полета возросла на 25 км/ч, достигнув передового для легких вертолетов уровня V>max =280 км/ч;
— на заявленной крейсерской скорости V>кр =250 км/ч потребная мощность уменьшилась на 250 л.с. (или на 20 % максимальной взлетной мощности силовой установки);
— километровый расход топлива на скорости 250 км/ч упал на 20 % и составил q>кр =0,96 кг/км;
— наивыгоднейшая скорость полета (режим максимальной дальности) возросла на 30 км/ч и составила 225 км/ч. Километровый расход топлива на этой скорости упал на 16 %, достигнув минимума: q>min =0,92 кг топл./км;
— обеспечен требуемый уровень характеристик устойчивости вертолета.
По летно-техническим характеристикам и топливной эффективности вертолет «Ансат» относится к наиболее совершенным в мире вертолетам подобного класса.
Макет вертолета на гоночной площадке
Рис. 4. Зависимости километрового расхода топлива от истинной воздушной скорости полета для вариантов корпуса прототипа 2 вертолета «Ансат»
Глубокий технический прорыв обеспечили скоростные аэродинамические профили серии ЦАГИ-5 с относительными толщинами с=7,9,11 %. Концевой профиль этой серии с относительной толщиной с=7 % (при С>у =0) достиг максимума критического числа М>кр =0,895 (при максимальной несущей способности С>у =1,1) при числе М=0,4. В 2003 году разработана модификация профиля этой серии ЦАГИ-5М с относительной толщиной 9 %, обладающая высоким уровнем аэродинамического качества в рабочем диапазоне чисел M=0,65-0,8. Величину максимального качества в этом диапазоне удалось поднять на 10 единиц.
Профили серии ЦАГИ-5 и ЦАГИ-5М предназначены для несущих винтов скоростных высокоманевренных вертолетов. Полученные результаты открывают принципиальные возможности создания винтов с высоким уровнем эквивалентного аэродинамического качества при больших скоростях полета. Кроме того, профили серии ЦАГИ-5 в сочетании с профилями серии ЦАГИ-4 обеспечивают дополнительные возможности формирования оптимизированных аэродинамических компоновок винтов новых и модернизируемых вертолетов других классов и назначения.
Главное достоинство новых профилей состоит в том, что проблема повышения скорости вертолета решается не только путем «вложения» дополнительной мощности, но и за счет существенного повышения уровня аэродинамического качества новых винтов с новыми профилями.
Основная проблема скоростного несущего винта состоит в том, что максимальные величины аэродинамического качества винт обеспечивает при малых отрицательных углах атаки. Поэтому при больших скоростях полета (370–400 км/ч) пропульсивная сила винта оказывается небольшой, и для достижения больших скоростей необходима дополнительная пропульсивная сила.
В течение ряда лет в ЦАГИ ведутся расчетные и экспериментальные исследования одного из новых технических решений в конструкции одновинтового вертолета — струйной системы управления. Результаты этих исследований показывают, что использование струйной системы вместо традиционного рулевого винта может обеспечить получение целого ряда преимуществ:
— повышение безопасности летной и наземной эксплуатации;
— повышение скорости полета;
— возможность реализации концепции сверхманевренности;
— снижение тепловой заметности;
— снижение уровня шума.
Струйная система вертолета включает в себя воздухозаборник, силовой вентилятор, газовый тракт со смешением холодного воздуха вентиляторного контура с выхлопными газами силовой установки и поворотное сопло с управляемым вектором силы тяги (УВТ).
Результаты расчетных и экспериментальных исследований позволили составить обширный банк данных, на базе которого были разработаны методы расчета характеристик вертолета со струйной системой управления. Расчетные исследования, выполненные для вертолетов различных весовых категорий и назначения, указывают на возможность реализации потенциальных преимуществ струйной системы при достаточно высокой энергетической эффективности.
Для достоверного переноса результатов расчетов и лабораторных экспериментов на натурный вертолет в ЦАГИ создается крупномасштабная модель вертолета с полным моделированием его основных агрегатов и систем. Модель оснащается комбинированной силовой установкой (роторно-поршневым двигателем и электродвигателем), позволяющей проводить испытания модели в аэродинамических трубах Т-101 и Т-104 ЦАГИ.
