Расчёты воздушных винтов. Сравнение методик

Существует несколько методик расчётов воздушных винтов: с постоянным углом атаки сечений лопасти по радиусу (A=const), с постоянным шагом (H=const), с постоянной удельной тягой участков лопасти по радиусу (Pud=const). Все они имеют теоретическое обоснование и какие-то преимущества перед другими, а, следовательно, и недостатки. Какой же метод предпочесть?

Разрабатывая программы расчётов и сравнивая результаты, я пришёл к выводам, которые предлагаю обсудить.

Критерием подобия я выбрал угол атаки сечения 4 градуса на относительном радиусе винта 0,75. Допустимый радиус винта (конструкцией ЛА) не ограничивал. При одинаковой скорости движения и потребляемой винтом мощности, получилось:

(A=const). Max диаметр винта и, следовательно, КПД. Наименьшая крутка лопасти и толщина заготовки у ступицы. Шаг винта и удельная тяга участков лопастей увеличиваются по радиусу от ступицы к законцовке.

(Pud=const). Min диаметр винта и, следовательно, КПД. Наибольшая крутка лопасти и толщина заготовки у ступицы. Углы атаки и шаг участков лопастей уменьшаются по радиусу от ступицы к законцовке.

(H=const). Среднее между ними. Углы атаки от ступицы к законцовке уменьшаются (плавнее, чем при Pud=const), а удельная тяга - увеличивается (плавнее, чем при A=const).

Винт с постоянным шагом имеет средние характеристики и, может быть, расчёт по этой методике и считать "золотой серединой"?

Ещё одно удобство - проще расчитывать шаблоны лопастей при подборе винта практически после расчёта теоретического, меняя диаметр или шаг, ширину или толщину лопасти, т.к. не нужно по новой расчитывать все остальные характеристики винта (углы атаки, тягу участков). Понятно, что при этом меняются КПД, потребляемая мощность и получаемая тяга - теоретический и практический винт не тождественны.

С помощью того же алгоритма проводилось сравнение характеристик винта с разным профилем лопасти: RAF-6, BC-2, Clark-Y. Плосковыпуклый профиль (RAF-6) имеет больший коэффициент подъёмной силы (Cy) и аэродинамического качества (k), а следовательно винт меньшего диаметра потребляет такую же мощность двигателя, как винт большего диаметра с профилем двояковыпуклым несимметричным (BC-2) с меньшими Cy и k. Но ведь винт большего диаметра имеет больший КПД. Парадоксальный вывод: более высокую тягу даёт менее "несущий" профиль. НО! Это только при "неограниченном" конструктивно радиусе винта. При ограниченном (вынужденно) радиусе и одинаковом КПД более выгоден в отношении получаемой тяги, конечно, более несущий профиль.

Сергей Рюмин.

Назад