О выборе диаметра и коэффициента заполнения ротора при проектировании автожира
Если при проектировании автожира имеются в виду его основные характерные качества, как то: крутой угол посадки и низкая минимальная скорость горизонтального полета без снижения, то выбор диаметра ротора нужно делать, задавшись такой нагрузкой w на единицу поверхности ометаемого диска ротора, при которой вертикальная скорость крутой посадки была бы безопасна. Величины нагрузки на ометаемую ротором поверхность порядка 8 - 10 кг/м2 удовлетворяют этому условию (в существующих машинах нагрузка лежит в этих пределах).
Выбрав w и зная приблизительно, полный вес автожира, определяем диаметр ротора:
(66)
Коэффициент заполнения ротора можно выбирать, исходя из максимальной горизонтальной скорости, которую можно получить при данной мощности. Максимальные скорости горизонтального полета автожира ограничиваются нагрузкой на единицу сметаемой ротором поверхности и коэффициентом заполнения. Действительно, допустим, что максимальную горизонтальную скорость автожир будет иметь при режиме ротора μ = 0,5. Этот режим соответствует углам атаки ротора, близким к нулю, и качеству ротора близкому к максимальному.
Подъемную силу ротора можно считать равной при малых углах атаки тяге ротора:
(67)
Так как максимальную скорость при этом предположении автожир имеет при μ = 0,5, то
(68)
(cos2 i принят равным единице ввиду малого угла i). Подставляя в уравнение (67) вместо ΩR ее значение из уравнения (68), получим:
(67')
где t1 – коэффициент тяги ротора при μ = 0,5.
С другой стороны,
(69)
где G0 - полный вес автожира, ξ - коэффициент, учитывающий долю полного веса автожира, которую несет неподвижное крыло при максимальной скорости.
Выражение для максимальной горизонтальной скорости получим окончательно:
(70)
Величина ξ зависит от размеров и угла установки ε неподвижного крыла. В существующих автожирах ξ встречается в пределах от 0,25 до 0,32.
Из уравнений (70) видно, что чем меньше k, тем больше максимальная скорость. С уменьшением k растет немного также и качество ротора; но уменьшать k можно только до известного предела из соображений прочности лопасти, так как при малом коэффициенте заполнения получаются очень малая хорда и малая высота сечения лопасти обычно относительную толщину профиля берут равной 10 - 13%, так как при большей величине качество его ухудшается.
Мало влияя на качество ротора на углах атаки, при которых происходит горизонтальный полет с минимальными скоростями без снижения, коэффициент заполнения сильно влияет на Cy ротор, а стало быть, и на минимальные скорости горизонтального полета (чем больше k, тем меньше минимальная скорость).
Из формулы (70) видно, что для повышения максимальных горизонтальных скоростей автожира можно увеличивать w, но большое увеличение w может привести к потере основных летных достоинств автожира - крутых посадок, малых посадочных скоростей и малых горизонтальных скоростей без снижения.
Приведенные выше соображения о скоростях автожира не связаны с его мощностью. При определенной заданной мощности (когда проектирование ведется под определенный мотор) приходится, в зависимости от задания, на которое проектируется автожир, делать расчет в нескольких вариантах, меняя w и k.
Выбрав w и зная приблизительно, полный вес автожира, определяем диаметр ротора:
(66)Коэффициент заполнения ротора можно выбирать, исходя из максимальной горизонтальной скорости, которую можно получить при данной мощности. Максимальные скорости горизонтального полета автожира ограничиваются нагрузкой на единицу сметаемой ротором поверхности и коэффициентом заполнения. Действительно, допустим, что максимальную горизонтальную скорость автожир будет иметь при режиме ротора μ = 0,5. Этот режим соответствует углам атаки ротора, близким к нулю, и качеству ротора близкому к максимальному.
Подъемную силу ротора можно считать равной при малых углах атаки тяге ротора:
(67)Так как максимальную скорость при этом предположении автожир имеет при μ = 0,5, то
(68)(cos2 i принят равным единице ввиду малого угла i). Подставляя в уравнение (67) вместо ΩR ее значение из уравнения (68), получим:
(67')где t1 – коэффициент тяги ротора при μ = 0,5.
С другой стороны,
(69)где G0 - полный вес автожира, ξ - коэффициент, учитывающий долю полного веса автожира, которую несет неподвижное крыло при максимальной скорости.
Выражение для максимальной горизонтальной скорости получим окончательно:
(70)Величина ξ зависит от размеров и угла установки ε неподвижного крыла. В существующих автожирах ξ встречается в пределах от 0,25 до 0,32.
Из уравнений (70) видно, что чем меньше k, тем больше максимальная скорость. С уменьшением k растет немного также и качество ротора; но уменьшать k можно только до известного предела из соображений прочности лопасти, так как при малом коэффициенте заполнения получаются очень малая хорда и малая высота сечения лопасти обычно относительную толщину профиля берут равной 10 - 13%, так как при большей величине качество его ухудшается.
Мало влияя на качество ротора на углах атаки, при которых происходит горизонтальный полет с минимальными скоростями без снижения, коэффициент заполнения сильно влияет на Cy ротор, а стало быть, и на минимальные скорости горизонтального полета (чем больше k, тем меньше минимальная скорость).
Из формулы (70) видно, что для повышения максимальных горизонтальных скоростей автожира можно увеличивать w, но большое увеличение w может привести к потере основных летных достоинств автожира - крутых посадок, малых посадочных скоростей и малых горизонтальных скоростей без снижения.
Приведенные выше соображения о скоростях автожира не связаны с его мощностью. При определенной заданной мощности (когда проектирование ведется под определенный мотор) приходится, в зависимости от задания, на которое проектируется автожир, делать расчет в нескольких вариантах, меняя w и k.