Многолопастный воздушный винт двигателя летательного аппарата - SU1711664A3

Изобретение относится к авиационной технике и касается конкретно аэродинамических профилей лопастей и обтекателя воздушного винта двигателя летательного аппарата.

Целью изобретения является повышение КПД винта и уменьшение аэродинамических потерь при скоростях полета летательного аппарата, превышающих числа М 0,65, путем обеспечения безотрывного обтекания винта.

На фиг. 1 представлен многолопастный воздушный винт, общий вид: на фиг.2 - положение средней линии лопасти в пространственной системе координат OXYZ;, на фиг.З - схема предложенной лопасти без закрутки; на фиг.4 - вид и расположение .цилиндрических сечений лопасти на различных радиусах; на фиг.З - схема воздушного винта с обтекателем и мотогондолой ,: на фиг.6 - график изменения кривизны образующей обтекателя винта , изображенного на фиг.5; на фиг.7 график изменения относительной толщины лопасти винта; на фиг.8 график изменения относительных хорд лопасти винта-; на фиг.9 кривая, иллюстрирующая закон закрутки лопасти винта.

Воздушный винт содержит большое число (более восьми) лопастей 1, выступающих из обтекателя 2, имеющих -сложную пространственную форму, причем окончание лопастей отогнуто назад по отношению к направлению вращения и по отношению к плоскости вращения .

Средняя линия F лопасти представлена в пространственной прямоугольной декартовой системе координат OXYZ (фиг..), где ось ОХ совпадает с осью вращения; а оси OY и OZ расположены под прямым углом в плоскости вращения винта. Концы каждой лопасти отогнуты от этой плоскости (OZ - OY)

назад, против направления полета.

Дяя определения положения средней линии F введена в плоскость OZ - OY., образующая с осью OY угол Ф0 . Таким образом, к каждой точке М может быть присоединена текущая система

координат MX,,, MY , MZ4, полученная из основной системы координат GYfi, OZ0 путем переноса начала координат в текущую точку М, что позволяет каждый профиль лопасти определять

в плоскости MX - MY4.

Средняя линия F лопасти винта представляет собой непрерывную, плоскую кривую, расположенную в плоскости OZ - OY6, образующую с плоскостью вращения винта угол $0 , равный 35-55° (преимущественно АП-50°), при этом средняя линия F лопасти определена у основания отрицательными значениями координаты Y0 и положительными значениями координату Z, а на конце лопасти - положительными значениями координаты Y0 и координаты Z. Точка с координатой Ye 0 определена значениями координаты Z, составляющими (0,75-0,85)R, где R - радиус винта, а касательная к этой кривой на конце лопасти образует с осью OZ угол fl ; равный 30-50° (преимущественно ).

Средняя линия F лопасти винта определена в плоскости OZ - OY0 уравнением

Y0/R М0 + M(Z/R) + MZ(Z/R)2 + + M(Z/R)3 + M4(Z/R)4;

где 0, Ј 0,015; ., Ј0,2;

-2 -1,0; 3,0,; -1, Ј-0,5.

Обтекатель 2 выполнен в виде тела вращения сложной геометрической

5. I 17П664

формы, которая обеспечивает локальное замедление потока у комлей лопастей , что позволяет отдалить срыв- ные являения и снизить аэродинамические потери. При этом параметры кривизны меридиональной линии - образующей обтекателя - определены па- ; раметрами X и Y, отнесенными к диаметру D винта, и значениями кривизны на определенных участках образующей от начала (передней точки.на оси обтекателя ) до конца обтекателя,определяемого его задней кромкой; максимальная величина кривизны, привышаю- щая 15, находится впереди в центре на оси вращения обтекателя; далее назад по потоку кривизна образующей обтекателя, уменьшается и в сечении

X 0,05 равна 7; на расстоянии

X - 0,5-0,7 кривизна, линейно уменьшаясь , достигает значений, близких к нулю; на расстоянии X L, где L - расстояние от передней точки на образующей до заданной кромки обтекателя по оси винта, кривизна медленно монотонно уменьшается, достигается минимального значения (3)-(-5), а на конце обтекателя она снова приближается к нулю. Переход от обтекателя к мотогондоле осуществлен плавным со- четанием поверхностей с соблюдением условий бессрывного обтекания потоком .

Меридиональная линия - образующая обтекателя - составлена из отрезков кривых со следующими координатами в прямоугольной координатной системе X - Y:

для 0 ХЈЛ,3

Y 0,3271995Х1 - 2,422616Х2 + + 5,697069Х ;

для 0,3 6 X Ј0,55

Y 2,996639 - 38,21174Х +

+ 200,4801Х1 - 538,7765Х +

Г+ 794,8556Х4 - 615,5586ХЬ + + 196.3246Х --

В результате образующая обтекаеля определена такими параметрами:

0.

О,

.362ТА61Е-01 .5030967Е-П1 .6П2555 +Е-01

.5000000Е-01 .6250000Е-01 .750000ПЕ-01 .87500ПОЕ-01

.ЮОООООЕ+ОО .112500ПЕ+ОС

.1250000Е+00

.13750ПОЕ+00 Л500000Е+00 .1625000Е+00 Л750000Е+00 .1875000Е+00 .2000000Е-ЮО

..1;:5000Е+оо

.2250000ЕЧ-00

.2375000Е+00

.250f)OOOE+00

.2625000Е+00

.2750000Е-ЮО

.2875000Е+00

.ЗООООООЕ+00

.ЗЮ 167Е+00

.3208333Е+00

.3312500Е+00

.3 16667Е+00

.3520833Е+00

.3625000Е+00

.3729167Е+00

3833333Е+00

3937500Е-ЮО

ДОМ667Е+00

Л1 5833Е+00

Л250000Е+00

.i 351H67E+00

Дг 58333Е+00

.45625ООЕ+00

.46666б7Е+сЬ

Л7708.33Е+00

Л875000Е+00

.6781963Е-01 .7372742Е-П1 . 7838351Е-01

.8205535Е-01

. .8719646Е-01

.889567,1 Е-01

.9033639Е-01

.91 257Е-01

.9237234Е-01

.9321749Е-01

.9406537Е-01

.9499998Е-01

.9610265Е-01

.9745259Е-01

.9912732Е-01

.1012030Е+00

. 103 75М Е+00

.1068558Е+00

.1105801Е+00

.11500СОЕ+00

.1192282E-fOO

.1237836Е+00

.1284998Е+00

.1332382Е+ОП

.1378875Е+00

.1423614Е+00

.1465950Е+00

.1505422Е+00

.1541728Е+00

.1574703Е+00

.1604294Е+00

.1630536Е+00

.1653538Е+00.

.1673461Е+00

.1690503E+OQ

. 17С4886Е+00

Л716840Е+00

.1726598Е+00

.9791б7Е+00 .5083333Е+00

.5187500Е+00 .5291667Е+00 .5395833Е+00 .550000UE+00

зованы следующими профилями: на расстоянии- . 0,3R. от оси вращения относительная толщина е/С 13%, на расстоянии 0,5R е/С 9%; на расстоянии 0,7R е/С 6%; на расстоянии Q,9R е/С 3,5%Г при этом профиль с толщиной е/С 13% плавно преобразован в комель лопасти.

Формулаизобретения

1 „ Многолопастный воздушный винт двигателя летательного аппарата, аклю чающий лопасти сложной аэродинамической формы с отогнутыми назад по отношению к направлению вращения концами и обтекатель с радиальными отверстиями для размещения комлей лопастей, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД винта и уменьшения аэродинамических потерь при / скоростях полета летательного аппарата , превышающих числа М 0,65, путем обеспечения безотрывного обтека- ния винта, средняя линия лопастей представляет собой непрерывную плос-4 кую кривую, расположенную в плоскости OZ - OY6, образующей с плоскостью вращения винта угол 35-55° (преимущест- венно 0-50), причем средняя линия лопасти определена у ее основания отрицательными значениями координаты Y0 и положительными значениями координаты Z, а на конце лопасти эта линия определена положительными значениями координат Y0 и положительными- значениями координат Z, при этом точка с координатой Y0 0 определена значениями координат Z, составля- ющими (0,75-0,85)R, где R - радиус винта, а касательная к этой кривой на конце лопасти образует с осью OZ угол 30-50° (преимущественно ).

2. Винт по п.1,о т л и,ч а ю- щ и и с я тем, что средняя линия его лопастей определена с плоскости OZ-OY уравнением

а ю 1 тем, что контуры его обтекателя выполнены в виде тела вращения сложной геометрической формы со следующими параметрами кривизны: максимальная величина кривизны, превышающая 15, находится впереди в центре, на оси вращения обтекателя; далее назад по потоку кривизна уменьшается и в сечении

ординатой

х g 0,05,

, определяемой ко- где х - расстоян ие между первой точкой на оси обтекателя и рассматриваемым сечением , a D - диаметр винта, она равна 7 на расстоянии X 0,5-0,7 кривизна, линейно уменьшаясь, достигает значений , близких к нулю; на расстоянии X L, где L - расстояние от первой передней точки на оси обтекателя до плоскости расположения лопастей, кривизна медленно уменьшается, достигая минимального значения (-3)-(-5), а на конце-обтекателя у задней кромки она снова приближается к нулю. Ь. Винт по п.3, о т л и ч а ю- tu и и с я тем, что меридиональная линия - образующая обтекателя - составлена из отрезков кривых со следующими координатами в прямоугольной координатной системе X - Y, где X

С. у п

D

Z.

.D

для О :Х Ј0,3

,С2

Y ,3271995Х - .,42.2б1бХ +

+ 5,697069Х3; для. 0,3Ј ,55

Y 2,996639 - 38, 4 -I- 2ПО,801Х2 - 538,7765Х3 + + 79М556Х4 - 615,5586Х + + 1-9б,3246Х6,

5. Винт по п.3, отличаю - щ и и с я тем, что меридиональная линия - образующая обтекателя - определена , следующими параметрами:

. .1250000Е-01

.2500000Е-01 .3750000Е-01 .5000000Е-01 .6250000Е-01 .7500000Е-01 .8750000Е-01 .1000000Е+00 .1125000Е+00 . 17.5 000 ОЕ+00 .137500ОЕ+00 .1500000Е+00 .1.625000Е+00 .1750000Е+ПО .1875000Е+00 .2000000EJ-00 .212500ЛЕ+ОП .2250000Е 00 .2375000Е+00 .25001ШЕ+ОП .2625QOOE+OG .2750000E+OQ -.2875000Е+00 .ЗООООООЕ+ОП .ЗИЙ167Ј+00 .3208333Е+00 .3312500Е+ОП

0. .362Й61Е-01

.5030967Е-01 .602555 Е-01 .6781963Е-01 .73727/ 2Е-01 .7838351Е-01 .8205535Е-01 .8 9 048Е-01 .87196ИЕ-01 .8895621Е-01 .9033639Е-01 .91 257Е-01 .923723 Е-01 .93217 9Е-01 .91гВб537Е-01 9499998Е-01 .96Ю265Е-01 97 5259Е-01 .9912732Е-01 J012030E+00 .10375i I E+Ofl .Ю68558Е+00 ... 1105801 E+O.U- .115COOOE+DO .1192282Е+00 .1237836Е+00 .128499&Е+00

0

5

0

5

0

.3 16667Е+ОГ)

3520833Е+00

.3625000Е+ОП

.3729167Е+00

.3833333Е+00

.3937500Е+00

ДО П667Е+00

.4U5833E+00

Д250000Е+00

I 35itl67E+00

.58333Е+00

-.4562500Е+00

. «ббб б Е+ОО

.770833Е+00

Л8750ПОЕ+00

.4979167Е+00

.5083333Е+00

.5187500Е+00

.5291667Е+00

5395833Е+00

.5500QOOE+00

.1332382Е+00

.13-78875 Е+ОП

.1423614Е+00

.146595СЁ+00

.15П5422Е+00

.1541728Е+00

.1574703Е+00

.1604294Е+00

.1630536Е+00

.1653538Е-ЮО

.1673461 Еч-О О

.1690503Е+00

.170Ш6Е+00

.1716840Е+00

.1726598Е+00

.1734383Е+ПО

.1740401Е+00

.1744838Е+00

.1747857Е+00

.1749592Е+00

.1750155Е+00

6. Винт по п.1 или 2, о т л и ч а ю щи и с я тем, что лопасти его об- разованы следующими профилями: на расстоянии П,ЗК от оси вращения относительная толщина е/С 13% на расстоянии 0,5R е/С -9Х; на расстоянии 0,7R е/С на расстоянии 0,9R е/С 3,5%, при этом профиль с толщиной е/С 13% плавно преобразован в комель лопасти.

fttt.f

т--/

Фаг. 2

Фиг.

/

01

«И

Q

в

Л

О

, «Л

„о

го

ъ

-о

V

Q

К

р

Фиг. 9