Макеев Павел Вячеславович, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры проектирования вертолетов
г. Москва
Pavel V. Makeev, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Design and Certification of Aviation Equipment Chair
Moscow
Соосный несущий винт (НВ), состоящий из верхнего (ВВ) и нижнего (ВН) винтов с конструктивным разносом плоскостей и различным направлением вращения, обладает рядом преимуществ в аэродинамических характеристиках по сравнению с эквивалентным одиночным НВ того же радиуса, имеющим двойные число лопастей и заполнение. Модель эквивалентного НВ часто используется в приближенных методах аэродинамического расчета. Особенности соосного НВ в этом случае учитываются специальными поправками. Для этого необходимы данные по аэродинамическим характеристикам соосного и эквивалентного НВ на различных режимах работы. Статья посвящена сравнительному исследованию аэродинамических характеристик соосного и эквивалентного НВ. Рассмотрен соосный НВ вертолета Ка-226. Исследования выполнены на базе нелинейной лопастной вихревой модели винта. Рассмотрены режимы висения и горизонтального полета в диапазоне скоростей V = 0–60 м/c. Расчеты выполнены с учетом балансировки и компенсации аэродинамических нагрузок, возникающих на планере вертолета, принятых условно одинаковыми для обоих НВ. Установлено, что потребная мощность соосного НВ на висении (V = 0) на 6 % меньше, чем у эквивалентного НВ при равной тяге. При V = 20 м/c преимущество соосного НВ достигает 8 %, а затем плавно снижается. При V > 60 м/c потребная мощность соосного и эквивалентного НВ при прочих равных не отличается. Полученные результаты дополняют имеющиеся сведения об особенностях аэродинамики соосного и эквивалентного НВ и также могут применяться для уточнения приближенных методов расчета летно-технических характеристик и в моделях динамики полета соосного вертолета, использующих модель эквивалентного НВ.
A coaxial main rotor (MR), consisting of upper (UR) and lower (LR) rotors with a spacing of planes and a different direction of rotation, has a number of advantages in aerodynamic characteristics compared to an equivalent single rotor of the same radius, having a double number of blades and solidity. The equivalent MR model is often used in approximate methods of aerodynamic calculation. In this case, the features of the coaxial MR are taken into account using special corrections. This requires data on the coaxial and equivalent MR aerodynamic characteristics in various operating modes. The article is dedicated to comparative study of the coaxial and equivalent MR aerodynamic characteristics. The Ka-226 helicopter coaxial MR is considered. The research was performed on the basis of the free vortex wake model of a rotor. The modes of hovering and forward flight in the speed range of V = 0–60 m/s were considered. The calculations were performed taking into account the rotor trim and compensation of aerodynamic loads occurring on the helicopter airframe, assumed to be the same for both rotors. It was found that the required power of a coaxial MR at hovering (V = 0) is 6% less than that of an equivalent MR with equal thrust. At V = 20 m/s, the advantage of the coaxial MR reaches 8%, and then gradually decreases. At V > 60 m/s, the required power of the coaxial and equivalent MR, all other things being equal, does not differ. The results obtained complement the available information on the features of the coaxial and equivalent MR aerodynamics and can also be used to refine approximate methods for calculating flight performance and flight dynamics models of coaxial helicopters using the equivalent MR model.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.