Вертолёт, 2006 № 02 - [3]
В 1981-83 гг. в аэродинамической трубе Т-1 МАИ проводилось изучение способов управления НВ посредством циклического выдува из щелевого сопла лопасти. Проведены стендовые исследования нестационарных характеристик воздушного тракта лопасти и определены потребные законы управления циклическим выдувом из щелевого сопла лопасти. В 1984-90 гг. на их основе велись проектно-изыскательские исследования винтокрылого АВВП с НВ, преобразуемым в Х-образное крыло.
Вследствие возникновения большой зоны обратного обтекания на отступающей лопасти во время остановки НВ возникла необходимость применения специального квазиэллиптического профиля с выдувом струй воздуха на переднюю и заднюю кромки. Аэродинамические характеристики такого профиля путем продувок отсека лопасти в аэродинамической трубе Т-102 и трансзвуковой аэродинамической трубе Т-106 ЦАГИ были определены в диапазоне чисел М = 0,1–0,85.
Для проектных исследований были разработаны методы и проведены расчеты аэродинамических характеристик НВ с управляемой циркуляцией как на вертолетных режимах, так и на режиме торможения вращения. Проведены проектировочные исследования АВВП с останавливаемым НВ, преобразуемым в Х-образное крыло, дана оценка эффективности применяемой несущей системы.
В семидесятых годах в связи с успехами электронно-вычислительной техники начинают интенсивно развиваться методы машинного проектирования (САПР) вертолетов. В связи с этим возникла необходимость в разработке специальных методов многокритериальной оценки эффективности вертолетов различного назначения и программ оптимизации их параметров, включающих в себя аэродинамические блоки. Исследования по этому направлению (научный руководитель доцент Ю.С. Богданов) велись в отраслевой лаборатории до 1988 года, их результаты были применены в работе вертолетных ОКБ.
Исследование аэродинамических характеристик профиля в аэродинамической трубе Т-106 ЦАГИ
К середине семидесятых годов на кафедре под руководством В.И. Шайдакова сформировался коллектив аэродинамиков. В него вошли наиболее способные выпускники кафедры, в их числе Ю.М. Игнаткин, А.Д. Маслов, Б.Л. Артамонов, В.И. Асеев и др. Разнообразие исследуемых перспективных схем вертолетов привело к необходимости создания универсальной теории несущего винта — теории, которая могла бы охватить воедино все возможные схемы несущих систем (включая многовинтовые) и все возможные режимы работы несущего винта. К 1982 году была создана обобщенная дисковая вихревая теория несущих винтов с «жестким» вихревым следом, пространственное положение которого устанавливалось расчетным путем. На основе этой теории разработаны комплексы методов аэродинамического расчета НВ и их систем различного уровня точности и составлена библиотека программ, которая использовалась как в научных исследованиях, так и в учебном процессе.
При решении аэродинамических задач, связанных с определением взаимовлияний несущих винтов в многовинтовых несущих системах, индуктивных скосов от несущего винта в области крыла, оперения, хвостового винта, возникает необходимость описать поле индуктивных скоростей за пределами диска НВ. Для этого нужно знать точное положение вихревого следа в пространстве, которое сильно зависит от его деформации вследствие самоиндукции. Вихри, сходящие с задней кромки лопасти, сворачиваются в концевые вихревые жгуты (первичное сворачивание) и образуют циклоидальный вихревой след, края которого стремятся свернуться в продольные жгуты (вторичное сворачивание), а серединная часть циклоид под их воздействием опускается вниз.
Созданная теория позволяет провести разложение всех элементов вихревого следа на продольные и поперечные компоненты, вычислить циркуляции продольных вихревых жгутов и определить их пространственное положение. Вследствие разности циркуляций правого (у=гс/2) и левого (у=Згс/2) вихревых жгутов появляется третий центральный вихревой жгут. На рис. 1 представлен график кривых, определяющих положение и форму продольных вихрей (вид сбоку) вертолета Ми-2, который совершает горизонтальный полет на высоте 20 м со скоростью 100 км/ч. Сюда же внесены данные (на графике они обозначены точками), полученные в летных испытаниях Ми-2 в 1973 году.
Участники аэродинамической группы развивали эту теорию применительно к различным несущим системам: А.Д. Маслов — к соосным НВ, Ю.М. Игнаткин — ко многовинтовым системам, А.В. Зорин — к автожирным НВ. Результаты работы внедрены в учебный процесс авиационных вузов страны, ими пользовались в своей деятельности вертолетные ОКБ. По этой тематике на кафедре защищен ряд кандидатских диссертаций.
По заказу различных отраслевых НИИ на кафедре выполнен ряд работ, имеющих практический выход. В 1980–1981 гг. по договору с ВНИИэлектромаш (Ереван) проведены исследования по аэродинамическому проектированию подвесных потолочных вентиляторов. Предложенный метод расчета параметров отбрасываемой турбулентной струи проверен в эксперименте с серийными вентиляторами. Выработан критерий, на основе которого предложен способ получения оптимальной аэродинамической формы металлических лопастей вентиляторов, намечены перспективы возможного улучшения характеристик потолочных вентиляторов осевого типа.
