Вертолет, 2004 №1

Представляет интерес сопоставление величины относительного КПД винта схемы «ножницы» с КПД винта с ортогональным расположением лопастей. На рис. 7 показано влияние угла «ножниц» Ψ на КПД х-образного винта с межэтажным расстоянием h=h/R=0,102. По оси ординат отложена величина Δη = η 0 x-винта/η 0-90°то есть отношение КПД х-винта к КПД винта с ортогональным расположением лопастей.

Представленные зависимости со всей очевидностью демонстрируют преимущество Н-формы по сравнению с В-формой. Выявлен отчетливо выраженный максимум КПД винта в диапазоне угла «ножниц» 30–45° для компоновки Н-формы. Преимущество х-образного винта по КПД относительно винта с ортогональным расположением лопастей достигает 10–12 %.

Аналогичные зависимости получены и для других исследованных величин межэтажного расстояния. На графиках рис. 8 сопоставлены зависимости величины приращения КПД винта в конфигурации Н-формы от угла «ножниц» для двух крайних значений расстояния между модулями винта, при которых проводились испытания. Обращает на себя внимание тот факт, что при величине межэтажного расстояния h=h/R=0,126 с увеличением коэффициента тяги t yнаблюдается существенное смещение максимума зависимостей Δη(Ψ) в сторону меньших значений угла «ножниц». Такое же смещение имеет место и при меньших расстояниях между модулями винта, однако оно проявляется в меньшей степени.

Заметное увеличение КПД х-винта наблюдается при значениях t y> 0,1. То, что увеличение КПД х-винта происходит с ростом t y, весьма важно, поскольку это означает снижение максимальной величины мощности, потребляемой рулевым винтом х-образной схемы, по сравнению с обычным винтом при максимальных значениях шага.

Завершая описание и анализ результатов исследований аэродинамических особенностей винта схемы «ножницы», нужно отметить, что они в значительной мере отличаются от результатов, изложенных в работе У. Соннеборна и Дж. Дриза, представленной в 1974 году на 30-м форуме Американского вертолетного общества. По словам авторов, в испытаниях модельного винта был получен удивительный результат: «Ни изменение азимутального положения от 90 до 30°, ни изменение расстояния между плоскостями вращения лопастей не вызвали измеримых изменений в характеристиках винта на висении».

Рис. 7. Коэффициент изменения КПД х-винта для Н- и В-форм в зависимости от угла «ножниц»

Рис. 8. Влияние угла «ножниц» на приращение КПД винта

Исследования же аэродинамических характеристик винта схемы «ножницы» на МВЗ им. М.Л. Миля (как было показано выше) привели к принципиально другому результату: выявлено влияние на характеристики винта как угла «ножниц», так и межэтажного расстояния. Объяснить «удивительный резулътат», полученный западными коллегами, можно, на наш взгляд, следующим:

— они проводили исследования на модели винта малого размера (D=61 см) и, соответственно, измеряли чрезвычайно малые силы и моменты;

— испытания проводились при числах оборотов винта в минуту в 3 раза меньших, чем при испытаниях на МВЗ. Отсюда и то, что наши исследования привели к другому результату: с уменьшением числа оборотов и, соответственно, числа М на конце лопасти влияние угла «ножниц» на характеристики винта уменьшается (рис. 9).

Рис. 9. Влияние числа М на характеристики х-винта, h/R=0,102

Выводы, которые можно сделать на основе сказанного выше, состоят в следующем.:

— компоновка четырехлопастного винта схемы «ножницы» с нижней лидирующей лопастью имеет преимущество по тяге и по коэффициенту полезного действия как перед винтом с ортогональным расположением лопастей, так и перед винтом схемы «ножницы» с верхней лидирующей лопастью;

— оптимальной по величине тяги компоновкой винта Н-формы является компоновка с углом «ножниц» в диапазоне от 30 до 60°. Увеличение тяги достигает 7 % по сравнению с винтом с ортогональным расположением лопастей;