Обозначения ... 6

1. Введение ... 17
1.1. Вертолет ... 17
1.1.1. Несущий винт вертолета ... 20
1.1.2. Схема вертолета ... 23
1.1.3. Режимы работы вертолета ... 24
1.2. Развитие вертолета ... 25
1.2.1. История развития вертолета ... 26
1.2.2. Литература ... 35
1.3. Обозначения ... 35
1.3.1. Характерные размерные величины ... 35
1.3.2. Физические параметры лопасти ... 36
1.3.3. Аэродинамические параметры лопасти ... 37
1.3.4. Параметры движения лопасти ... 37
1.3.5. Угол атаки несущего винта и скорость обтекающего его потока ... 39
1.3.6. Силы и мощность на несущем винте ... 39
1.3 7. Плоскости диска ... 40
1.3.8. Обозначения NАСА ... 40

2. Вертикальный полет I ... 42
2.1 Импульсная теория ... 42
2.1.1. Активный диск ... 43
2.1.2. Импульсная теория винта на режиме висения ... 44
2.1.3. Импульсная теория винта в полете с набором высоты ... 46
2.1.4. Затраты мощности на режиме висения ... 48
2.2. Коэффициент совершенства ... 49
2.3. Обобщенная импульсная теория ... 50
2.3.1. Несущий винт на режиме висения или вертикального набора высоты ... 52
2.3.2. Закручивание следа ... 55
2.3.3. Закрутка следа, обусловленная профильной составляющей крутящего момента ... 58
2.4. Теория элемента лопасти ... 59
2.4.1. История развития теории элемента лопасти ... 60
2.4.2. Теория элемента лопасти для вертикального полета ... 62
2.5. Элементно-импульсная теория ... 68
2.6. Аэродинамические характеристики на висении ... 70
2.6.1. Концевые потери ... 70
2.6.2. Индуктивная мощность, обусловленная неравномерностью скорости протекания и концевыми потерями ... 73
2.6.3. Неоперенная часть лопасти ... 73
2.6.4. Средний коэффициент подъемной силы лопасти ... 74
2.6.5. Эквивалентный коэффициент заполнения ... 75
2.6.6. Идеальный несущий винт ... 76
2.6.7. Оптимальный несущий винт для висения ... 77
2.6.8. Влияние крутки и сужения ... 79
2.6.9. Примеры поляр на висении ... 80
2.6.10. Нагрузка на диск, распределение нагрузки по размаху лопасти и циркуляция ... 82
2.7. Вихревая теория ... 83
2.7.1. Представление несущего винта и его следа системой вихрей ...85
2. 7.2. Дисковая вихревая теория ... 86
2.7.3. Лопастная вихревая теория ... 91
2.7.4. Неравномерное распределение скоростей протекания (численные решения) ... 98
2.7.5. Литература по вихревой теории ... 101
2.8. Литература ... 101

3. Вертикальный полет II ... 102
3.1. Индуктивная мощность в вертикальном полете ... 102
3.1.1. Импульсная теория вертикального полета ... 103
3.1.2. Режимы обтекания несущего винта в вертикальном полете ....107
3.1.3. Кривая индуктивных скоростей ... 111
3.1.4. Литература ... 115
3.2. Вертикальное снижение на авторотации ... 115
3.3. Вертикальный набор высоты ... 122
3.4. Сопротивление фюзеляжа ... 123
3.5. Интерференция двухвинтовых несущих систем ... 125
3.6. Влияние близости земли ... 129

4. Полет вперед I ... 132
4.1. Импульсная теория винта при полете вперед ... 133
4.1.1. Индуктивная мощность ... 133
4.1.2. Набор высоты, снижение и авторотация при полете вперед ...138
4.1.3. Коэффициент концевых потерь ... 139
4.2. Вихревая теория винта при полете вперед ... 140
4.2.1. Результаты классической вихревой теории ... 142
4.2.2. Изменение индуктивной скорости по диску при полете вперед ...145
4.2.3. Литература ... 147
4.3. Интерференция двухвинтовых несущих систем при полете вперед ...147
4.4. Влияние земли при полете вперед ... 152

5. Полет вперед II ... 154
5.1. Работа несущего винта при полете вперед ... 154
5.2. Аэродинамические характеристики лопасти ... 171
5.3. Аэродинамические силы несущего винта ... 174
5.4. Мощность, потребляемая при полете вперед ... 180
5.5. Маховое движение лопасти ... 186
5.6. Примеры аэродинамических характеристик винта и махового движения лопасти ... 194
5.7. Обзор предположений ... 201
5.8. Концевые потери и влияние неоперенной части лопасти ... 202
5.9. Момент веса лопасти ... 203
5.10. Линейное распределение индуктивных скоростей ... 204
5.11. Высшие гармоники махового движения ... 207
5.12. Профильная мощность и радиальное течение ... 209
5.13. Маховое движение при наличии пружины в шарнире ... 216
5.14. Относ горизонтальных шарниров ... 221
5.15. Бесшарнирный винт ... 226
5.16. Карданный винт и винт типа качалки ... 227
5.17. Компенсация взмаха ... 231
5.18. Равновесие сил и моментов и баланс мощностей на вертолете ... 235
5.19. Качание лопасти ... 241
5.20. Зона обратного обтекания ... 245
5.21. Сжимаемость воздуха ... 250
5.22. Рулевой винт ... 252
5.23. Численные решения ... 253
5.24. Литература ... 254

6. Аэродинамический расчет вертолета ... 265
6.1. Аэродинамические характеристики в вертикальном полете .... 267
6.1.1. Потребная мощность на режимах висения и вертикальной полета ... 267
6.1.2. Набор высоты и снижение ... 269
6.1.3. Располагаемая мощность ... 269
6.2. Аэродинамические характеристики при полете вперед ... 270
6.2.1. Потребная мощность при полете вперед ... 270
6.2.2. Набор высоты и снижение при полете вперед ... 272
6.2.3. Выражение потребной мощности через D/L ... 273
6.2.4. Подъемная сила и сопротивление несущего винта ... 274
6.2.5. Выражение потребной мощности через отношение Р/Т ... 275
6.3. Летно-технические характеристики вертолета ... 276
6.3.1. Летно-технические характеристики на висении ... 276
6.3.2. Минимальная удельная мощность на висении ... 277
6.3.3. Мощность, потребная для горизонтального полета ... 278
6.3.4. Набор высоты и снижение ... 280
6.3.5. Максимальная скорость ... 281
6.3.6. Максимальная высота полета ... 283
6.3.7. Дальность и продолжительность полета ... 283
6.4. Другие задачи аэродинамического расчета ... 285
6.4.1. Заданная мощность (автожир) ... 285
6.4.2. Заданный угол наклона вала (рулевой винт) ... 286
6.5. Уточненный аэродинамический расчет ... 287
6.6. Литература ... 288

7. Проектирование вертолета ... 295
7.1. Типы несущих винтов ... 295
7.2. Типы вертолетов ... 298
7.3. Предварительное проектирование ... 301
7.4. Ограничения скорости полета ... 304
7.5. Посадка на режиме авторотации при отказе двигателя ... 307
7.6. Вредное сопротивление вертолета ... 312
7.7. Выбор профиля лопасти ... 313
7.8. Профильное сопротивление лопасти несущего винта ... 318
7.9. Литература ... 320

8. Математическое описание вращающихся систем ... 322
8.1 Ряды Фурье ... 322
8.2. Сумма гармоник ... 324
8.3. Гармонический анализ ... 326
8.4. Фурье-преобразование координат ... 327
8.4.1. Преобразование параметров движения ... 327
8.4.2. Преобразование уравнений движения ... 331
8.5. Собственные значения и собственные векторы движения несущего винта ... 337
8.6. Анализ линейных периодических систем ... 340
8.6.1. Линейные уравнения с постоянными коэффициентами ... 341
8.6.2. Линейные дифференциальные уравнения с периодическими коэффициентами ... 344

9. Динамика несущего винта I ... 351
9.1. Теория Штурма — Лиувилля ... 351
9.2. Движение лопасти в плоскости взмаха ... 353
9.2.1. Маховое движение жесткой лопасти ... 353
9.2.2. Изгиб лопасти в плоскости взмаха ... 355
9.2.3. Невращающаяся система координат ... 361
9.2.4. Изгибающие моменты ... 363
9.3. Движение лопасти в плоскости вращения ... 364
9.3.1. Маховое движение и качание жесткой лопасти ... 364
9.3.2. Изгиб в плоскости вращения ... 367
9.3.3. Совместный изгиб в плоскостях вращения и взмаха ... 369
9.4. Крутильные колебания ... 373
9.4.1. Установочное и маховое движения жесткой лопасти ... 373
9.4.2. Конструктивное регулирование взмаха и качания ... 377
9.4.3. Кручение и изгиб в плоскости взмаха ... 381
9.4.4. Невращающаяся система координат ... 388
9.5. Реакция втулки ... 389
9.5.1. Вращающиеся нагрузки ... 390
9.5.2. Нагрузки в невращающейся системе координат ... 396
9.6. Движение вала несущего винта ... 400
9.7. Связанные маховое, вращательное и крутильное движения лопасти ... 407
9.8. Изгибные тоны лопасти несущего винта ... 408
9.8.1. Теория упругой балки применительно к закрученной лопасти ... 408
9.8.2. Уравнения собственных колебаний ... 415
9.8.3. Собственные частоты изгибных колебаний ... 418
9.8.4. Литература ... 420
9.9. К выводу уравнений движения ... 421
9.9.1. Интегральный подход при использовании уравнений Ньютона ... 421
9.9.2. Дифференциальный подход при использовании уравнений Ньютона ... 422
9.9.3. Метод разложения по собственным тонам колебаний ... 422
9.9.4. Метод Галеркина ... 424
9.9.5. Метод Лагранжа ... 426
9.9.6. Метод Рэлея — Ритца ... 427
9.9.7. Методы сосредоточенных параметров ... 428

10. Аэродинамика несущего винта I ... 429
10.1. Теория несущей линии ... 429
10.2. Нестационарная теория профиля ... 432
10.3. Пелена ближнего вихревого следа ... 443
10.4. Нестационарная теория профиля при изменяющейся во времени скорости набегающего потока ... 449
10.5. Плоская нестационарная модель обтекания сечения лопасти винта ... 454
10.6. Приближенные методы нестационарной аэродинамики лопасти ... 467
10.6.1. Теория несущей линии ... 467
10.6.2. Непрерывная двумерная аппроксимация вихревой пелены ... 468
10.6.3. Модель активного диска ... 470
10.6.4. Возмущенные скорости протекания в нестационарной аэродинамической модели винта ... 474
10.7. Нестационарная теория профиля сечения вращающейся лопасти ... 480
10.8. Скорость, индуцируемая вихрями ... 488
10.8.1. Бесконечный прямолинейный вихрь ... 489
10.8.2. Прямолинейный отрезок вихря ... 493
10.8.3. Прямоугольная вихревая площадка ... 495

Содержание книги 2
11. Аэродинамика несущего винта II
12. Динамика несущего винта II
13. Аэродинамика лопасти III
14. Аэроупругость вертолета
15. Устойчивость и управляемость
16. Срыв потока на лопастях винта
17. Шум вертолета

Назад, на страницу описания