5. Мощности на вертолете

Для выполнения полета с заданными параметрами требуется опреде­ленная мощность силовой установки. Для изменения режима полета и маневрирования требуется запас мощности, т. е. разность между рас­полагаемой и потребной мощностями НВ.

Потребной мощностью называется такая мощность, которую необходи­мо подвести для создания аэродинамической силы НВ, обеспечивающей выполнение заданного режима полета:

Nпотр=Nинд+Nпроф+Nдв+Nсж.

Nинд- индуктивная мощность, затрачиваемая на преодоление ин­дуктивного сопротивления лопастей (создание индуктивного потока):

Nинд=T·Vi=G·Vi, Vi=T/2·Fн·V.

Nпроф- профильная мощность, затрачиваемая на компенсацию профильных потерь реального НВ: Nпроф=Mкр∙_н.

Здесь Mкр- крутящий момент НВ.

Nдв- мощность движения, затрачиваемая на создание пропульсивной силы, преодолевающей вредное сопротивление планера:

Ncж- мощность сжатия, затрачиваемая на преодоление волнового сопротивления за счет сжимаемости воздуха. Её необходимо учитывать, начиная со средних скоростей полета ≈120 км/час.

Ф ормулы показывают, что потребная мощность НВ зависит от массы вертолета, высоты и скорости полета.

В полете на постоянной высоте и с данной массой потребная мощность изменяется в зависимости от скорости полета следующим образом (рис.5.1):

Рис. 5.1 Зависимость потребной мощности от скорости полета

При увеличении скорости до экономической Vэк уменьшается, так как индуктивная мощность Nинд уменьшается интенсивнее, чем увеличиваются остальные составляющие ( профильная, движения, сжатия ), являющиеся вредными затратами мощности двигателей.

При увеличении скорости VVэк потребная мощность увеличивается, так как Nинд уменьшается медленнее, чем возрастают вредные затраты мощности.

Минимальное значение потребной мощности Nmin соответствует полету на экономической скорости Vэк.

Соотношение составляющих потребной мощности в процентном выражении на различных скоростях следующее :

При V=0: Nинд(75%) + Nпроф(25%);

при Vmax: Nинд(15%) + Nпроф(40%) + Nдв(45%).

Выводы: - На нулевой поступательной скорости наибольшую долю составляет индуктивная мощность. Следовательно, для создания необходимой тяги требуется максимальный шаг НВ, так как НВ работает в осевом потоке.

-С увеличением поступательной скорости и, соответственно, косой обдувки НВ, затраты индуктивной мощности уменьшаются, но из-за увеличения потерь НВ становятся больше вредные потери мощности.

-Потребная мощность НВ зависит также от массы вертолета и высоты полета.

Изменяется пилотом рычагом "шаг-газ".

Располагаемой мощностью называется мощность, подводимая к НВ при работе двигателей на данной мощности двигателей вплоть до взлетной.

Nр= Nэф −N_{ПОТЕРЬ.}.

Здесь Nэф− эффективная мощность двигателей; N_ПОТЕРЬ − мощность потерь, то есть мощность, расходуемая на различные потребители.

Мощность потерь представляет собой сумму:

Nвс(2,5%)+Nохл(1,15%)+Nтр(3,0%)+Nагр(0,8%)+Nрв(9,56,5),

где Nвс- потери на всасывание, затрачиваемые на завихрения во входном тракте двигателей;

Nохл- потери на охлаждение, затрачиваемые на вращение венти­лятора для охлаждения агрегатов двигателей;

Nтр- потери на трение в трансмиссии;

Nагр- потери на приводы агрегатов;

Nрв- потери на привод РВ.

При включении ПОС двигателей возрастают временные потери из-за отбора воздуха с VШ или X ступеней компрессора (3,04,5%).

Все ви­ды потерь не зависят от скорости и являются постоянными. Потери на работу рулевого виннта Nрв с ростом скорости уменьшаются из-за работы РВ в условиях косого обтекания.

На рис. 5.2 представлена графическая зависимость располагаемой мощности от скорости полета :

Рис.5.2 Зависимость располагаемой мощности от скорости полета

График показывает, что эффективная мощность двигате­лей Nе практически не изменяется при увеличении скорости. Nр с увеличением скорости незначительно увеличивается за счет снижения потерь на работу РВ.

Зная количественное влияние потерь мощности двигателей, можно вывести формулу: Np=ξ·Ne, где ξ - коэффициент использования мощности ( ξ=0,830,86), который показывает, какая часть мощнос­ти двигателей подводится к НВ, т.е. расходуется на работу несущего винта.

Вывод: Зная характер зависимостей Nпотр и Nр от скорости, мож­но построить совмещенный график мощностей Np, Nпот в зависимости от скорости полёта, c помощью которого определяются запасы мощности на различных скорос­тях и высотах полета в режиме горизонтального полета: N=Np-Nпотр. Для вертолета МИ-8 такой совмещенный график рассматривается в разделе «Установившиеся режимы полёта».