Расчетно-экспериментальные исследования тяговых характеристик авторотирующего несущего винта

Аннотация

В МГТУ им. Н.Э. Баумана ведутся работы по повышению проходимости мотовездеходов с помощью технологий автожиростроения. На основании обзора отечественных и зарубежных литературных источников выявлено, что в настоящее время не опубликовано адекватной методики расчета тяговых характеристик, характерных для автожиров авторотирующих несущих винтов с общим горизонтальным шарниром. Приведена аналитическая методика расчета аэродинамических характеристик авторотирующего несущего винта с общим горизонтальным шарниром, основанная на теории Глауэрта --- Локка. Для экспериментальных исследований авторотирующего несущего винта и валидации разработанной расчетной методики на шасси мотовездехода BRP Outlander 6 × 6 создан подвижный специализированный стенд. Проведены экспериментальные исследования основных характеристик несущего винта автожира "Казачок". Определены значения тяги и частоты вращения в зависимости от скорости и угла атаки набегающего потока воздуха. Показана высокая сходимость результатов расчетов, выполненных по аналитической методике, с экспериментальными данными на режимах установившейся авторотации. Дальнейшая проработка методики проводится в целях обеспечения моделирования динамики несущего винта на режимах неустановившейся авторотации, совершенствования органов управления и формирования устойчивости махового движения лопастей

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Мензульский С.Ю. Расчетно-экспериментальные исследования тяговых характеристик авторотирующего несущего винта. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2024, № 3 (150), c. 76--89. EDN: YZVNAU

Литература

[1] Братухин И.П. Автожиры. Теория и расчет. М., Л., ГОСМАШМЕТИЗДАТ, 1934.

[2] Вильдгрубе Л.С. Вертолеты. Расчет интегральных аэродинамических характеристик и летно-технических данных. М., Машиностроение, 1977.

[3] Володко A.M. Основы аэродинамики и динамики полета вертолетов. М., Транспорт, 1988.

[4] Миль М.Л., Некрасов А.В., Браверман А.С. и др. Вертолеты. Расчет и проектирование. Кн. 1. Аэродинамика. М., Машиностроение, 1966.

[5] Сатаров А. Упрощенный расчет автожира. Люберцы, Ухтомский вертолетный завод, 1968.

[6] Юрьев Б.Н. Импульсная теория воздушных винтов. М., Академия, 1948.

[7] Ricci F., Silva P.A.S.F., Tsoutsanis P., et al. Hovering rotor solutions by high-order methods on unstructured grids. Aerosp. Sc. Technol., 2020, vol. 97, art. 105648. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ast.2019.105648

[8] Zhou Ch.L., Chen M., Xu A.A., et al. CFD simulation methods for rotor hovering based on N-S equation. IOP Conf. Ser.: Mater. Sc. Eng., 2019, vol. 685, art. 012031. DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/685/1/012031

[9] Li Xu, Weng R. High order accurate and low dissipation method for unsteady compressible viscous flow computation on helicopter rotor in forward flight. J. Comput. Phys., 2014, vol. 258, pp. 470--488. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcp.2013.10.033

[10] Chaderjian N.M., Ahmad J.U. Detached eddy simulation of the UH-60 rotor wake using adaptive mesh refinement. Report ARC-E-DAA-TN5074CA. Washington, NASA, 2013.

[11] Mohd N.A.R.N., Barakos G.N. Computation alaerodynamics of hovering helicopter rotors. Mekanikal, 2012, vol. 34, pp. 16--46.

[12] Nielsen E., Diskin B., Yamaleev N. Discrete adjoint-based design optimization of unsteady turbulent flows on dynamic unstructured grids. AIAAJ, 2010, vol. 48, no. 6, pp. 1195--1206. DOI: https://doi.org/10.2514/1.J050035

[13] Costes M., Renaud T., Rodriguez B. Rotorcraft simulations: a challenge for CFD. Int. J. Comput. Fluid Dyn., 2012, vol. 26, no. 6-8, pp. 383--405. DOI: https://doi.org/10.1080/10618562.2012.726710

[14] Полынцев О.Е. Динамика и прочность авторотирующего несущего винта. Дис. ... канд. техн. наук. Иркутск, ИДСТУ СО РАН, 2003.

[15] Калмыков А.А. Динамические модели автожира и нормирование условий нагружения конструкции. Дис. ... канд. техн. наук. Иркутск, ИДСТУ СО РАН, 2005.

[16] Глауэрт Г. Основы теории крыльев и винта. М., Л., ГНТИ, 1931.

[17] Glauert H., Lock C.N.H. A Summary of the experimental and theoretical investigations of the characteristics of an autogiro. Aeronautical Research Committee Reports and Memoranda, 1928, no. 1162.

[18] Радченко П.И. Круговая обдувка профиля NACA 23012 в аэродинамической трубе Т-103Н ЦАГИ. Жуковский, Бюро научной информации ЦАГИ, 1959.

[19] Radhakrishnan P.M. CFD analysis of NACA 2415 and 23012 airfoil. IJRAME, 2019, vol. 7, no. 4, pp. 11--17.

[20] Вдовин Д.С., Чичекин И.В., Левенков Я.Ю. и др. Разработка методики создания динамической математической модели квадрицикла для расчета на ранних стадиях проектирования нагрузок, действующих на раму и ходовую часть. Труды НАМИ, 2021, № 2, c. 46--57. DOI: https://doi.org/10.51187/0135-3152-2021-2-46-57

[21] Lyashenko M., Potapov P., Dolotov A., et al. Analysis of ATV transmission operation according to the results of tests on a dynamometer test bench. IOP Conf. Ser.: Mater. Sc. Eng., 2020, vol. 820, no. 1, art. 012018. DOI: http://dx.doi.org/10.1088/1757-899X/820/1/012018