Все о транспорте
 

Влияние формы лонжерона на собственные частоты колебаний лопасти в плоскости взмаха и вращения

Материалы » Оптимизация конструкции лонжерона лопасти несущего винта вертолета » Влияние формы лонжерона на собственные частоты колебаний лопасти в плоскости взмаха и вращения

При заданной общей массе конструкции максимально жесткая лопасть получается, если материал лонжерона расположить по контуру профиля, т.е. если вписать лонжерон в профиль лопасти. При этом большой процент массы лопасти можно вложить в ее силовой элемент – лонжерон. Такие лопасти обычно наиболее выгодны с точки зрения величины действующих напряжений. Более простыми в производстве оказывались лопасти со свободной формой сечения лонжерона (например, в виде трубы), не вписанной в ее профиль. Такие лопасти обладают малым сопротивлением изгибу и дают наименее удачную резонансную диаграмму при колебаниях в плоскости взмаха.

По динамическим характеристикам в плоскости взмаха можно выделить следующие типы лопастей.

1 Лопасть, основанная на трубчатом стальном лонжероне с неработающим при изгибе каркасом.

Имеет малую жесткость в плоскости взмаха. У лопастей этого типа особенно резко проявляются резонансы на режимах малых скоростей полета, поэтому их ресурс, как правило, ограничивается пребыванием на режимах малых скоростей.

2 Лопасть с контурным (или близким к этой форме) вписанным в профиль лонжероном. Лопасти с таким лонжероном имеют большую жесткость как профильную, так и в плоскостях вращения и взмаха. С увеличением жесткости частоты собственных колебаний лопасти уходят от резонансов. Контурные лонжероны выполняются стальными, дюралюминовыми, титановыми или из КМ.

При конструировании лопасти необходимо также обеспечить отстройку от резонансов и в плоскости наибольшей жесткости лопасти, которая обычно совпадает с плоскостью хорд. Потому жесткостные характеристики лопасти в этой плоскости могут изменяться в более широких пределах, чем в плоскости взмаха. Начиная с круглой трубы, сечение лонжерона может быть увеличено до размеров, занимающих практически весь профиль от передней до задней кромки. Однако здесь вступают в силу определенные ограничения. Так, увеличение ширины лонжерона по хорде обязательно приводит к сдвигу центровки лопасти к задней кромке, что обычно недопустимо с точки зрения требований, предъявляемых для исключения флаттера [3].

При снижении жесткости лонжерона путем уменьшения его ширины одновременно падает и крутильная жесткость лопасти. Это обстоятельство является одним из факторов, препятствующих созданию лопастей с очень малой жесткостью в плоскости вращения.

Лопасти с трубчатым лонжероном и неработающим при изгибе каркасом имеют частоты собственных колебаний в плоскости вращения примерно такие же, как и в плоскости тяги [3].

 
 

Индикаторная диаграмма и диаграмма Брикса
Построение индикаторной диаграммы основывается на данных теплового расчета. Диаграмма строится в осях P(S), где P – сила давления газов, S – ход поршня. P определяется по двум кривым, которые можно описать уравнениями: где n1 и n2 – показатели политропы, ex – степень сжатия, находимая в зависимости от угла поворота коленчатого вала определяется как: где Sa – полный ход поршня: Sa=Sc+Ss, здесь Ss – рабочий ход поршня (см. расчет размеров ц ...

Характеристика программы виртуального моделирования
В настоящее время в различных областях науки и техники активно используются системы автоматизированного проектирования (САПР). Они позволяют моделировать и исследовать различные физические явления, твердотельные конструкции в рамках заложенного математического аппарата, имеющего определенные ограничения. Для произведения анализа конструкций САПР используют разбиение их на сетки конечных элементов, что позволяет определить напряженно-деформирова ...

Функция оптимизации и пространство проектирования
Конструкция лопасти, не считая узла крепления, состоит из лонжерона, расположенного в передней части сечения, и хвостового отсека с поперечными разрезами. Этот отсек необходим для образования подъемной силы, а всю нагрузку воспринимает лонжерон. Таким образом, вес хвостовой части известен и оптимальному проектированию подлежит лонжерон. Целевой функцией оптимизации лонжерона является его масса M = L·S· (h1 + h2)·ρ где L – длина лонжерона ...