Читаем Вертолёт, 2005 № 04 полностью

Эксперименты выполнены в широком диапазоне углов скольжения (-180°< в < 180°) с работающим винтом и без него, вблизи экрана и без влияния экрана.

Подробно изучено влияние несущего винта на обтекание корпуса. Исследованы вопросы интерференции частей вертолета. Выполнены измерения поля возмущенных скоростей системы «несущий винт — корпус» в области расположения рулевого винта при круговой обдувке вертолета.

Сложность этого поля иллюстрируется структурой вихревой системы несущего винта, вычисленной по нелинейной вихревой теории. Расчетные и экспериментальные исследования по вертолету «Ансат» позволили глубже понять природу возникновения режимов «вихревого кольца» рулевого винта и разработать эффективные меры по недопущению таких режимов в эксплуатации.

Установлено, что наиболее эффективным средством предотвращения таких режимов и перехода вертолета в неуправляемое левое вращение является обеспечение достаточного запаса силы тяги рулевого винта. Этот запас оценивается величиной 12–14 % от балансировочной силы тяги рулевого винта на режиме висения вертолета. Соответствующий запас мощности составляет 20–22 %. При недостаточных запасах силы тяги на левых разворотах вертолета вводятся соответствующие ограничения на углы скольжения.

Весьма ценными оказались результаты совместных исследований по существенному снижению вредного сопротивления вертолета «Ансат». Анализ аэродинамической компоновки вертолета показал, что для уменьшения области диффузорного отрыва потока на задней части корпуса необходимо в первую очередь ликвидировать подвесные топливные баки, ослабить диффузор путем удлинения кормовой части корпуса. Далее для предотвращения попадания вихрей шасси на кормовую часть фюзеляжа было принято решение утопить подфюзеляжные части рессор в фюзеляж, а стойки шасси разместить в обтекателях. Для повышения путевой устойчивости вертолета была изменена конфигурация вертикального оперения.

Вертолет «Ансат»

Рис. 3. Зависимости мощности, замеренной на выводных валах двигателей, от истинной воздушной скорости полета для вариантов корпуса прототипа 2 вертолета «Ансат»

1 — исходный вариант; 2 — сняты подвесные топливные баки; 3 — увеличено удлинение кормовой части фюзеляжа; 4 — утоплены в фюзеляж подфюзеляжные части рессор; 5 — стойки рессор укрыты обтекателями; 6 — ограничение по редуктору двигателя на максимальном продолжительном режиме; 7 — ограничение по редуктору двигателя на взлетном режиме

Вопросы общей и местной аэродинамики вертолета «Ансат» решались на моделях в аэродинамической трубе Т-105. В летных испытаниях надежно определялась эффективность новых решений. Оба направления работ были согласованы и хорошо дополняли друг друга. Зависимости потребной мощности и километрового расхода топлива от истинной воздушной скорости полета вертолета «Ансат» даны на рис. 3 и 4.

Можно подвести итоги совместных работ ЦАГИ и КВЗ по вертолету «Ансат»:

— максимальная скорость полета возросла на 25 км/ч, достигнув передового для легких вертолетов уровня V_max =280 км/ч;

— на заявленной крейсерской скорости V_кр =250 км/ч потребная мощность уменьшилась на 250 л.с. (или на 20 % максимальной взлетной мощности силовой установки);

— километровый расход топлива на скорости 250 км/ч упал на 20 % и составил q_кр =0,96 кг/км;

— наивыгоднейшая скорость полета (режим максимальной дальности) возросла на 30 км/ч и составила 225 км/ч. Километровый расход топлива на этой скорости упал на 16 %, достигнув минимума: q_min =0,92 кг топл./км;

— обеспечен требуемый уровень характеристик устойчивости вертолета.

По летно-техническим характеристикам и топливной эффективности вертолет «Ансат» относится к наиболее совершенным в мире вертолетам подобного класса.

Макет вертолета на гоночной площадке

Рис. 4. Зависимости километрового расхода топлива от истинной воздушной скорости полета для вариантов корпуса прототипа 2 вертолета «Ансат»

О перспективных скоростных вертолетах

Глубокий технический прорыв обеспечили скоростные аэродинамические профили серии ЦАГИ-5 с относительными толщинами с=7,9,11 %. Концевой профиль этой серии с относительной толщиной с=7 % (при С_у =0) достиг максимума критического числа М_кр =0,895 (при максимальной несущей способности С_у =1,1) при числе М=0,4. В 2003 году разработана модификация профиля этой серии ЦАГИ-5М с относительной толщиной 9 %, обладающая высоким уровнем аэродинамического качества в рабочем диапазоне чисел M=0,65-0,8. Величину максимального качества в этом диапазоне удалось поднять на 10 единиц.