Масса масла во внешней системе двигателей, и редукторов трансмиссии в значительной мере зависит от особенностей конструкции каждого конкретного агрегата. Для расчетов, выполняемых в настоящей программе, принято, что количество масла во внешней маслосистеме пропорционально мощности установленных двигателей. Опираясь на статистические данные отечественных вертолетов: Wм=1,4.
Коэффициент массы не вырабатываемого топлива
Масса не вырабатываемого топлива связана с особенностями топливной системы конкретного вертолета. Примем коэффициент равным 1.
Данные представлены в таблицах 6-9.
А) Силовая установка.
Таблица 6
| КМ лопастей несущего винта | 1,1 | кг*сек0,4/м2,5 |
| КМ втулки несущего винта | 0,95 | кг/м(Н*10-4)0,9 |
| КМ автомата перекоса | 1,15 | кг/м3 |
| КМ лопасти рулевого винта | 1,1 | кг*сек0,4/м2,5 |
| КМ втулки рулевого винта | 1,1 | кг/м(Н*10-4)0,9 |
| КМ главного редуктора | 1,25 | кг/м(даН*м)0,8 |
| КМ промежуточного редуктора | 1,1 | кг/м(даН*м)0,8 |
| КМ хвостового редуктора | 1,1 | кг/м(даН*м)0,8 |
| КМ трансмиссионного вала | 1,5 | кг/м(даН*м)0,57 |
| КМ двигателей | 1,3 | кг/кВт0,75 |
| КМ деталей, добавляемых в двигатель перед установкой двигателя на вертолет | 6,0 | - |
| КМ деталей, используемых для установки двигателя на вертолет | 2,1 | - |
| Масса ВГКД | 0 | кг |
| КМ топливной системы | 1,2 | - |
| КМ масляной системы и системы охлаждения | 1,15 | кг/кВт |
| КМ противопожарной системы | 1 | кг/кВт |
б) Планер.
Таблица 7
| КМ фюзеляжа и капотов | 1,0 | - |
| Поправочный коэффициент к массе стабилизатора | 12 | % |
| КМ шасси | 1 | - |
в) Оборудование.
Таблица 8
| Масса рычагов управления | 15,5 | кг |
| КМ проводки ручного управления | 1,5 | кг/м |
| Общее число гидронасосов на борту | 3 | - |
| Число гидронасосов управления | 2 | - |
| Поправка к массе гидравлической системы управления с добустерной и забустерной проводкой | 0,2 | % |
| Поправка к мощности гидросистемы управления | 1 | % |
| Масса вспомогательной гидросистемы | 10 | кг |
| Общее число компрессоров пневмосистемы | 0 | - |
| Масса одного компрессора пневмосистемы | 0 | кг |
| Мощность одного компрессора гидросистемы | 0 | кВт |
| Удельная масса электрогенераторов (для массы полезной нагрузки 1 т) | 1,2 | кг/кВт |
| Коэффициент увеличения массы системы электроснабжения по отношению к генератору | 1,15 | - |
| Масса аккумуляторов | 60 | кг |
| Поправочный коэффициент к массе общего неизменного оборудования | 2,3 | - |
г) Снаряжение.
Таблица 9
| КМ масла во внешних маслосистемах | 1,4 | кг/кВт |
| Процент массы невырабатываемой части сливаемого топлива | 1 | % |
Результаты расчётов
По результатам расчёта в программе ОРМ 2011 выбираем вариант с 5-лопастным несущим винтом и удлинением 18,00. Графики с выбранными значениями параметров представлены на рисунках 11 – 23.
Рисунок 11 – Зависимость комплексного критерия по 8-ми параметрам от удельной нагрузки на винт
Рисунок 12 – Зависимость транспортной работы на 1 кг топлива от удельной нагрузки на винт
Рисунок 13 – Зависимость себестоимости пассажиро-километра от удельной нагрузки на винт
Рисунок 14 – Зависимость относительной массы платного груза от удельной нагрузки на винт
Рисунок 15 – Зависимость цены вертолёта от удельной нагрузки на винт
Рисунок 16 – Зависимость коэффициента весовой отдачи от удельной нагрузки на винт
Рисунок 17 – Зависимость запаса топлива от удельной нагрузки на винт
Рисунок 18 – Зависимость крейсерской скорости от удельной нагрузки на винт
Рисунок 19 – Зависимость мощности 3-х режимов работы одного двигателя от удельной нагрузки на винт
Рисунок 20 – Зависимость хорды лопасти НВ от удельной нагрузки на винт
Рисунок 21 – Зависимость диаметра НВ от удельной нагрузки на винт
Рисунок 22 – Зависимость массы пустого вертолёта от удельной нагрузки на винт
Рисунок 23 – Зависимость взлётной массы от удельной нагрузки на винт
Расширенный расчет
По результатам расчета, получаем 5 вариантов вертолета с различной окружной скоростью несущего винта. Результаты представлены в таблице 9.
Таблица 9 – сравнение характеристик различных вариантов вертолета.
Проанализировав полученные результаты, был выбран оптимальный вариант, с окружной скоростью несущего винта 210 м/с. Этот вариант имеет наибольшую крейсерскую скорость, высокий коэффициент весовой отдачи при сохранении размеров несущей системы и тех же двигателях, что установлены на существующем вертолёте, низкую стоимость пассажиро-километра. По расчетам построены графики, представленные на рисунках 24-34.
Рисунок 24 – относительный КПД НВ
Рисунок 25 – относительный КПД РВ
Рисунок 26 – взлетная масса
Рисунок 27 – весовая отдача
Рисунок 28 – Ч.Р. 1-го двигателя
Рисунок 29 – диаметр НВ
Рисунок 30 – крейсерская скорость
Рисунок 31 – транспортная работа на 1 кг топлива
Рисунок 32 – сопоставительная стоимость пасс.-км
Рисунок 33 – сопоставительная цена вертолета
Рисунок 34 – комплексный критерий по 8-ми параметрам
Заключение
Итоговые параметры вертолёта показаны в таблице 10.
Таблица 10
| Транспортная работа на 1 кг топлива | 5,93 | ТГРУЗ*км /кгТОП |
| Себестоимость пассажиро-километра | 1,81 | $/пас.км |
| Относительная масса платного груза | 0,387 | - |
| Цена | 5,85 | млн. $ |
| Коэффициент весовой отдачи | 0,551 | - |
| Запас топлива | 442 | кг |
| Крейсерская скорость | 265 | км/ч |
| Мощность одного двигателя на чрезвычайном режиме | 562 | кВт |
| Хорда НВ | 0,292 | м |
| Диаметр НВ | 11,68 | м |
| Масса пустого | 1735 | кг |
| Взлётная масса | 3868 | кг |
| Число лопастей несущего винта | 6 | |
| Удлинение лопасти | 20 | |
| Удельная нагрузка на несущий винт | 36 | даН/кг м |
В результате расчётов в программе ОРМ 2011 был выбран вариант вертолёта, с окружной скоростью несущего винта 210 м/c, как наиболее полно удовлетворяющий поставленным требованиям к проектированию модификации уже имеющейся машины, т.к. позволяет сохранить размеры вертолёта Ансат, а значит значительных изменений не потребуется. Сохранены технические характеристики вертолёта, максимальная взлетная масса и масса платного груза выросли. Кроме того, получена низкая себестоимость пассажиро-километра и транспортной работы. Возросла крейсерская скорость и дальность полета по сравнению с вертолетом-прототипом.
Список литературы
| 1. Тищенко М.Н. Выбор параметров вертолёта на начальной стадии проектирования - Москва 2011. | |
| 2. Юрьев Б.Н. Аэродинамический расчет вертолетов. – М.: Оборонгиз, 1956. | |
| 3. Шайдаков В.И. Методическое пособие к курсовой работе "Аэродинамический расчёт вертолёта" - Москва 2007. | |
| 4. https://www.statbureau.org/ru/united-states/inflation-calculators |
Приложение A
Общий вид вертолёта
40
Дата: 2019-07-30, просмотров: 272.
