RU2752502C1 - Аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата - Google Patents
Аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата Download PDFInfo
- Publication number
- RU2752502C1 RU2752502C1 RU2020141964A RU2020141964A RU2752502C1 RU 2752502 C1 RU2752502 C1 RU 2752502C1 RU 2020141964 A RU2020141964 A RU 2020141964A RU 2020141964 A RU2020141964 A RU 2020141964A RU 2752502 C1 RU2752502 C1 RU 2752502C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- profile
- chord
- coordinates
- length
- thickness
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C11/00—Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
- B64C11/16—Blades
- B64C11/18—Aerodynamic features
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/32—Rotors
- B64C27/46—Blades
- B64C27/467—Aerodynamic features
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области средних и комлевых сечений лопастей несущих и рулевых винтов летательного аппарата. Аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата содержит контуры верхней и нижней поверхности. Толщина профиля определяется в процентах отношением максимальной толщины профиля к хорде и составляет от 8 до 20%. Координаты выпуклых кривых отсчитывают от средней линии профиля, при этом верхнюю координату добавляют, а нижнюю вычитают. Координаты определены следующими отношениями, которые рассчитаны для толщины 10.5%. Изобретение направлено на улучшение эксплуатационных характеристик профиля на больших высотах полета в условиях пониженного давления. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области авиации, в частности к профилю для средних и комлевых сечений лопастей несущих и рулевых винтов летательного аппарата. Аэродинамический профиль НЦВ-1 несущего элемента летательного аппарата содержит контуры верхней и нижней поверхности. Толщина профиля определяется в процентах отношением максимальной толщины профиля к хорде и составляет от 8 до 20%.
Известен профиль NACA-23012 (4.3 книги "Вертолеты. Расчет и проектирование". - М.: Машиностроение, 1966), контур которого образован наложением гладкого контура симметричного профиля NACA-0012, описываемого дробно-степенным полиномом, на среднюю линию (по нормали к ней), составленную из носовой части - кубической параболы и хвостовой прямолинейной части, состыкованных без излома и разрыва кривизны контура (NACA Report, N 824, 1945, с. 101, 146). Полученная таким образом форма контура профиля-прототипа определяет его аэродинамические характеристики при обтекании воздушным потоком.
Известен аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата (патент RU 2098321, В64С 11/18, публ. 10.12.1997 г. ), предназначенный для средних сечений лопастей несущих и рулевых винтов, при этом верхняя часть контура профиля имеет передний выпускной участок с плавно и монотонно возрастающим /от передней кромки к средней части профиля/ радиусом кривизны и задний вогнутый участок с монотонно убывающим по мере приближения к задней кромке радиусом кривизны, причем эти два участка состыкованы без разрыва кривизны контура примерно на 80% хорды профиля. Радиус скругления верхней части передней кромки профиля составляет 2,3-2,8% его хорды, в диапазоне X=0,33 В - 0,37 В величина YB достигает своего максимального значения YBmax=0,0850 В - 0,086 В. Профиль может быть снабжен специальной хвостовой пластиной, установленной на его задней кромке, ее длина и угол установки относительно хорды определяется требуемыми моментами характеристиками профиля. Возможны варианты относительной толщины профиля за счет его пропорционального растяжения /сжатия/ по нормали к хорде, при этом коэффициенты пропорциональности для верхней и нижней поверхностей могут быть различны.
Известна лопасть винта, наиболее близкая к заявляемому техническому решению (патент RU 2123453, В64С 11/16, публ. 12.20.1998 г.), которая выполнена с сечением в виде аэродинамического профиля, который имеет хорду длиной В. Передняя кромка профиля скруглена, задняя кромка заострена или затуплена. Кромки расположены на концах хорды профиля и соединены между собой гладкими линиями верхней и нижней частей контура профиля. Передняя кромка профиля лопасти имеет радиус скругления верхней части контура. Радиус находится в диапазоне 0,017В - 0, 023В. Передняя кромка профиля лопасти имеет также радиус скругления нижней части контура. Радиус находится в диапазоне 0,006В - 0,0085В. Максимальная относительная толщина профиля находится в диапазоне 0,105-0,109 и расположена на расстоянии X=0,33В - 0,38В от передней кромки профиля вдоль его хорды. Отнесенные к длине хорды профиля ординаты точек верхней и нижней частей контура расположены на относительных расстояниях Х/В от передней кромки профиля вдоль его хорды.
Выполнение лопасти винта с сечением в виде описанного выше аэродинамического профиля позволяет увеличить несущую способность и уменьшить величину лобового сопротивления в диапазоне чисел М=0,2-0,8 и 0,15<CY<CYmax.
Необходимо отметить, что в ходе эксплуатации лопасти, выполненной с применением профиля по патенту RU 2123453 были обнаружены недостатки. Недостатки сводятся к наличию в хвостовой части профиля пластины. В ходе эксплуатации пластина деформируется. Из-за деформированной пластины изменяются характеристики обтекания профиля лопасти. Это приводит к изменению нагрузок в системе управления, как правило к увеличению, что может критично сказаться на безопасности эксплуатации всего ЛА.
Техническая проблема, решаемая данным изобретением состоит в избавлении от пластины в задней части профиля и не ухудшении основных аэродинамических характеристик (а-г) профиля для средних сечений лопастей винтов винтокрылых летательных аппаратов, а также состоит в разработке контура аэродинамического профиля с приемлемой несущей способностью и величиной лобового сопротивления (по сравнению с известными профилями для средних сечений лопастей несущих винтов) в диапазоне чисел М=0,3-0,8 и CY>0,15, имеющего относительно малые величины коэффициента момента Сmо и более стабильное положение аэродинамического фокуса профиля на основных режимах обтекания в рабочем диапазоне чисел М; а также в возможности отказа от пластины в хвостовой части профиля, что исключает возможность деформации лопасти и повышает надежность на всех режимах полета.
Техническим результатом данного изобретения является получение хороших эксплуатационных характеристик профиля: повышенной тягой на больших высотах полета, эксплуатации в условиях пониженного давления и повышенных температур.
Технический результат достигается за счет того, что в аэродинамическом профиле лопасти несущего винта летательного аппарата, включающем верхний и нижний контуры, образованные выпуклыми кривыми и точками их пересечений с заданными координатами относительно хорды профиля, в соответствии с заявляемым изобретением, - координаты выпуклых кривых отсчитывают от средней линии профиля, при этом верхнюю координату добавляют, а нижнюю вычитают, координаты определены следующими отношениями, которые рассчитаны для толщины 10.5% и приведены в таблице 1, где
X/b - отношение координат точек контуров по оси X к длине хорды профиля,
Ycp/b - отношение координат точек средней линии по оси Y к длине хорды профиля,
Yконтур/b - отношение координат точек верхнего и нижнего контуров по оси Y к длине хорды профиля,
параметр по оси X вычисляют по формуле [1]:
[1] Х=Х/b*b/100, где
X - координата профиля по оси X, м,
b - длина хорды, на которую нужно пересчитать профиль, м,
верхний контур вычисляют по формуле [2]:
Yверх - координата верхней линии профиля, м,
b - длина хорды, на которую нужно пересчитать профиль, м,
нижний контур вычисляется по формуле [3]:
Yниж - координата нижней линии профиля, м;
b - длина хорды, на которую нужно пересчитать профиль, м.
Кроме того, аэродинамический профиль лопасти профиль относится к комлевым или средним сечениям лопасти.
При этом толщина аэродинамического профиля определяется в процентах отношением максимальной толщины профиля к длине хорды и составляет от 8 до 20%.
Аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата, спроектированный в соответствии с сущностью данного изобретения, имеет по сравнению с известными профилями для лопастей винтов вертолетов значительные преимущества в основных аэродинамических характеристиках. Применение разработанного аэродинамического профиля также позволяет отказаться от пластины в хвостовой части профиля, что исключает возможность деформации лопасти и повышает надежность на всех режимах полета.
Изобретение поясняется чертежами:
фиг. 1 График зависимости угла атаки от числа Маха для начала и конца среднего участка;
фиг. 2 График зависимости максимальной подъемной силы от числа Маха;
фиг. 3 График зависимости максимального качества от числа Маха,
фиг. 4 График зависимости максимального сопротивления профиля от числа Маха.
Для перспективных вертолетов наиболее важными представляются следующие аэродинамические характеристики профилей средних сечений лопастей их винтов:
а) величина коэффициента максимальной подъемной силы профиля CYmax при
характерных значениях чисел Маха М = 0,3 - 0,8,
б) диапазоны значений коэффициентов подъемной силы профиля CY < CYmax, при которых обеспечиваются малые значения коэффициента сопротивления Схр при М < 0,8,
в) значения максимального аэродинамического качества Kmax = max(CY/Cxp) в диапазоне чисел М=0,5-0,8,
г) величина коэффициента момента профиля при нулевой подъемной силе Cmo и положение его аэродинамического фокуса Xf в эксплуатационном диапазоне чисел М, М=V/a,
где V - местная скорость воздушного потока, обтекающего лопасть по нормали к ее оси;
а - скорость звука в воздухе при заданных условиях полета.
Аэродинамические характеристики профилей в соответствии с пунктами (а-г) оказывают существенное влияние на максимальную несущую способность винта, потребляемую им мощность на различных режимах полета (включая режим висения), уровень нагрузок в системе управления и устойчивость движения лопастей при работе несущего винта.
Предлагаемый аэродинамический профиль лопасти несущего винта летательного аппарата относится к комлевым и средним сечениям и включает верхний и нижний контуры, образованные выпуклыми кривыми и точками их пересечений с заданными координатами относительно хорды профиля. Координаты выпуклых кривых отсчитываются от средней линии профиля: верхняя добавляется, нижняя вычитается.
Координаты определены следующими отношениями:
Х/b - отношение координат точек контуров по оси X к хорде профиля;
Ycp/b - отношение координат точек средней линии по оси Y к хорде профиля;
Yконтур/b - отношение координат точек верхнего и нижнего контуров по оси Y к хорде профиля;
Значения данных координат для толщины 10.5% приведены в таблице 1.
Параметр по оси X вычисляется по формуле [1]
[1] Х=Х/b*b/100, где
X - координата профиля по оси X, м;
b - длина хорды, на которую нужно пересчитать профиль, м.
Верхний контур вычисляется по формуле [2]:
Yвepx - координата верхней линии профиля, м,
b - длина хорды, на которую нужно пересчитать профиль, м,
нижний контур вычисляется по формуле [3]:
Yниж - координата нижней линии профиля, м;
b - длина хорды, на которую нужно пересчитать профиль, м.
Получение профилей, относительная толщина которых находится в промежутке от 8 до 20%, осуществляется путем умножения ординат, приведенных в таблице на отношение относительной толщины желаемого профиля.
Результаты теоретических исследований были проверены расчетным путем в пакете программ вычислительной аэродинамики (CFD) и проиллюстрированы на графиках (фиг. 1-4).
На фиг. 1 показана зависимость угла атаки α от числа Маха для начала и конца среднего участка. Значение r лежит в диапазоне от 0.5 до 0.9, где r - относительный радиус лопасти.
Результаты теоретических исследований показали, что лопасть с профилем НЦВ-1 будет работать на среднем участке в диапазоне чисел маха от 0.1 до 0.8 [фиг. 1].
На фиг. 2 показана зависимость максимальной подъемной силы Суmах от числа Маха.
Расчеты в пакете программ вычислительной аэродинамики (CFD) показали, что профиль НЦВ-1 превосходит профиль NACA23012 по максимальной подъемной силе в среднем на 5% при числе Маха от 0.4 до 0.7 [фиг.2].
На фиг. 4 показана зависимость минимального сопротивления Cxmin от числа Маха.
Минимальное сопротивление профиля НЦВ-1 соответствует до Маха~0.75 минимальному сопротивлению NACA23012 [фиг. 4].
Таким образом, аэродинамический профиль лопасти винта, спроектированный в соответствии с сущностью данного изобретения, имеет по сравнению с известными профилями для лопастей винтов вертолетов значительные преимущества в основных аэродинамических характеристиках, определяющих характеристики винтов на различных режимах полета винтокрылого летательного аппарата, а также повышенной тягой на больших высотах полета, эксплуатации в условиях пониженного давления и повышенных температур.
Применение разработанного аэродинамического профиля также позволяет отказаться от пластины в хвостовой части профиля, что исключает возможность деформации лопасти и повышает надежность на всех режимах полета.
Claims (20)
1. Аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата, включающий верхний и нижний контуры, образованные выпуклыми кривыми и точками их пересечений с заданными координатами относительно хорды профиля, отличающийся тем, что координаты выпуклых кривых отсчитывают от средней линии профиля, при этом верхнюю координату добавляют, а нижнюю вычитают, координаты определены следующими отношениями, которые рассчитаны для толщины 10.5% и приведены в таблице 1, где
Х/b - отношение координат точек контуров по оси X к длине хорды профиля,
Ycp/b - отношение координат точек средней линии по оси Y к длине хорды профиля,
Yконтур/b - отношение координат точек верхнего и нижнего контуров по оси Y к длине хорды профиля, параметр по оси X вычисляют по формуле [1]:
X - координата профиля по оси X, м,
b - длина хорды, на которую нужно пересчитать профиль, м, верхний контур вычисляют по формуле [2]:
Yверх - координата верхней линии профиля, м,
b - длина хорды, на которую нужно пересчитать профиль, м,
нижний контур вычисляется по формуле [3]:
Yниж - координата нижней линии профиля, м;
b - длина хорды, на которую нужно пересчитать профиль, м.
2. Аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата по п. 1, отличающийся тем, что профиль относится к комлевым или средним сечениям лопасти.
3. Аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата по п. 1, отличающийся тем, что толщина профиля определяется в процентах отношением максимальной толщины профиля к длине хорды и составляет от 8 до 20%.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020141964A RU2752502C1 (ru) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | Аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата |
CN202111516212.1A CN114644107B (zh) | 2020-12-18 | 2021-12-08 | 飞行器支承构件空气动力剖面 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020141964A RU2752502C1 (ru) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | Аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2752502C1 true RU2752502C1 (ru) | 2021-07-28 |
Family
ID=77226134
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020141964A RU2752502C1 (ru) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | Аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114644107B (ru) |
RU (1) | RU2752502C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2789094C1 (ru) * | 2022-02-16 | 2023-01-30 | Общество с ограниченной ответственностью "ВР-Технологии" | Аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4412664A (en) * | 1982-06-25 | 1983-11-01 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Family of airfoil shapes for rotating blades |
US4459083A (en) * | 1979-03-06 | 1984-07-10 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Shapes for rotating airfoils |
RU2123453C1 (ru) * | 1996-12-15 | 1998-12-20 | Центральный аэрогидродинамический институт им.проф.Н.Е.Жуковского | Лопасть винта |
RU2191717C2 (ru) * | 1997-06-25 | 2002-10-27 | Онера (Оффис Насьональ Д'Этюд Э Де Решерш Аэроспасьяль) | Лопастный профиль для несущего винта летательного аппарата и лопасть несущего винта с данным профилем |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4830574A (en) * | 1988-02-29 | 1989-05-16 | United Technologies Corporation | Airfoiled blade |
RU2098321C1 (ru) * | 1996-07-17 | 1997-12-10 | Центральный аэрогидродинамический институт им.проф.Н.Е.Жуковского | Аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата |
RU2145293C1 (ru) * | 1996-09-11 | 2000-02-10 | Центральный аэрогидродинамический институт им.проф.Н.Е.Жуковского | Лопасть винта и аэродинамический профиль лопасти (варианты) |
JP3051366B2 (ja) * | 1997-10-23 | 2000-06-12 | 株式会社コミュータヘリコプタ先進技術研究所 | ヘリコプタブレード用翼型 |
RU10385U1 (ru) * | 1999-02-11 | 1999-07-16 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Ротофлекс" | Боевой вертолет и лопасть его несущего винта |
ATE490914T1 (de) * | 2008-05-22 | 2010-12-15 | Agusta Spa | Drehmomentausgleichs-heckrotorblatt für hubschrauber |
DE102009003084B4 (de) * | 2009-05-13 | 2013-03-14 | Airbus Operations Gmbh | Verkleidung für eine Auftriebshilfe |
CN103693187B (zh) * | 2013-12-13 | 2016-02-03 | 吉林大学 | 一种机翼结构 |
EP3112258B1 (en) * | 2015-07-03 | 2017-09-13 | AIRBUS HELICOPTERS DEUTSCHLAND GmbH | Airfoils for rotor blades of rotary wing aircrafts |
-
2020
- 2020-12-18 RU RU2020141964A patent/RU2752502C1/ru active
-
2021
- 2021-12-08 CN CN202111516212.1A patent/CN114644107B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4459083A (en) * | 1979-03-06 | 1984-07-10 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Shapes for rotating airfoils |
US4412664A (en) * | 1982-06-25 | 1983-11-01 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Family of airfoil shapes for rotating blades |
RU2123453C1 (ru) * | 1996-12-15 | 1998-12-20 | Центральный аэрогидродинамический институт им.проф.Н.Е.Жуковского | Лопасть винта |
RU2191717C2 (ru) * | 1997-06-25 | 2002-10-27 | Онера (Оффис Насьональ Д'Этюд Э Де Решерш Аэроспасьяль) | Лопастный профиль для несущего винта летательного аппарата и лопасть несущего винта с данным профилем |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2789094C1 (ru) * | 2022-02-16 | 2023-01-30 | Общество с ограниченной ответственностью "ВР-Технологии" | Аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата |
RU2808865C1 (ru) * | 2023-08-11 | 2023-12-05 | Акционерное общество "Национальный центр вертолетостроения им. М.Л. Миля и Н.И. Камова" (АО "НЦВ Миль и Камов") | Аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114644107A (zh) | 2022-06-21 |
CN114644107B (zh) | 2023-12-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11511851B2 (en) | Wing tip with optimum loading | |
EP0525912B1 (en) | Wing/winglet configurations and methods for aircraft | |
US4569633A (en) | Airfoil section for a rotor blade of a rotorcraft | |
US8172540B2 (en) | Airfoil for a helicopter rotor blade | |
AU2017261498A1 (en) | Improved wing configuration | |
EP1789316B1 (en) | Wing tip devices | |
US5395071A (en) | Airfoil with bicambered surface | |
NL8202858A (nl) | Vleugelblad voor rotor. | |
US9061758B2 (en) | Noise and performance improved rotor blade for a helicopter | |
EP2668094B1 (en) | Laminar flow wing optimized for transonic and supersonic cruise aircraft | |
US11225316B2 (en) | Method of improving a blade so as to increase its negative stall angle of attack | |
CN103693187B (zh) | 一种机翼结构 | |
EP0244334B1 (en) | Airfoil-shaped body | |
US20140064979A1 (en) | Multicant Winglets | |
US11148794B2 (en) | Method of determining an initial leading edge circle of airfoils of a blade and of improving the blade in order to increase its negative stall angle of attack | |
RU2752502C1 (ru) | Аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата | |
RU2098321C1 (ru) | Аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата | |
KR101015391B1 (ko) | 소형 제트기용 자연층류 익형 | |
RU2762464C1 (ru) | Аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата | |
RU2729115C2 (ru) | Лопасть несущего винта автожира для создания подъемной силы за счет авторотации | |
RU2808522C1 (ru) | Аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата | |
RU2559181C1 (ru) | Аэродинамический профиль поперечного сечения несущей поверхности | |
RU2808865C1 (ru) | Аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата | |
RU2808523C1 (ru) | Аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата | |
RU2769545C1 (ru) | Аэродинамический профиль несущего элемента летательного аппарата |