Профили серии ЦАГИ-5 и ЦАГИ-5М предназначены для несущих винтов скоростных высокоманевренных вертолетов. Полученные результаты открывают принципиальные возможности создания винтов с высоким уровнем эквивалентного аэродинамического качества при больших скоростях полета. Кроме того, профили серии ЦАГИ-5 в сочетании с профилями серии ЦАГИ-4 обеспечивают дополнительные возможности формирования оптимизированных аэродинамических компоновок винтов новых и модернизируемых вертолетов других классов и назначения.

Главное достоинство новых профилей состоит в том, что проблема повышения скорости вертолета решается не только путем «вложения» дополнительной мощности, но и за счет существенного повышения уровня аэродинамического качества новых винтов с новыми профилями.

Основная проблема скоростного несущего винта состоит в том, что максимальные величины аэродинамического качества винт обеспечивает при малых отрицательных углах атаки. Поэтому при больших скоростях полета (370–400 км/ч) пропульсивная сила винта оказывается небольшой, и для достижения больших скоростей необходима дополнительная пропульсивная сила.

В течение ряда лет в ЦАГИ ведутся расчетные и экспериментальные исследования одного из новых технических решений в конструкции одновинтового вертолета — струйной системы управления. Результаты этих исследований показывают, что использование струйной системы вместо традиционного рулевого винта может обеспечить получение целого ряда преимуществ:

— повышение безопасности летной и наземной эксплуатации;

— повышение скорости полета;

— возможность реализации концепции сверхманевренности;

— снижение тепловой заметности;

— снижение уровня шума.

Струйная система вертолета включает в себя воздухозаборник, силовой вентилятор, газовый тракт со смешением холодного воздуха вентиляторного контура с выхлопными газами силовой установки и поворотное сопло с управляемым вектором силы тяги (УВТ).

Результаты расчетных и экспериментальных исследований позволили составить обширный банк данных, на базе которого были разработаны методы расчета характеристик вертолета со струйной системой управления. Расчетные исследования, выполненные для вертолетов различных весовых категорий и назначения, указывают на возможность реализации потенциальных преимуществ струйной системы при достаточно высокой энергетической эффективности.

Для достоверного переноса результатов расчетов и лабораторных экспериментов на натурный вертолет в ЦАГИ создается крупномасштабная модель вертолета с полным моделированием его основных агрегатов и систем. Модель оснащается комбинированной силовой установкой (роторно-поршневым двигателем и электродвигателем), позволяющей проводить испытания модели в аэродинамических трубах Т-101 и Т-104 ЦАГИ.

Помимо отработки струйной системы, будут решаться и другие задачи, среди которых — отработка новых аэродинамических компоновок винтов, поиск новых технических путей снижения вредного сопротивления и улучшения характеристик устойчивости, управляемости и заметности вертолета.

Евгений ВОЖДАЕВ, заместитель директора ЦАГИ по вертолетам

И С П Ы Т А Н И Я

Проверка на усталость

Как в отечественной, так и зарубежной практике определяющая роль при отработке ресурса лопастей рулевого винта отводится усталостным испытаниям натурной конструкции лопасти. Необходимость таких испытаний вызвана тем, что при эксплуатации нагружение конструкции характеризуется большим количеством связанных друг с другом параметров: в конструкции идут исключительной сложности усталостные процессы. Поэтому при выборе проектных, технологических и эксплуатационных решений невозможно полагаться только на теоретические расчеты и результаты испытаний образцов материала и узлов конструкции лопасти. В процессе испытаний отрабатывается регламент дефектоскопического контроля и технического обслуживания лопасти. Впоследствии результаты натурных испытаний используют при сертификации конструкции для принятия решений, определяющих качество конструкции лопасти. Одним из основных требований, предъявляемых к усталостным испытаниям натурных конструкций лопастей вертолета, является наиболее полное воспроизведение процессов нагружения, идущих при реальной эксплуатации.

Для проведения таких испытаний в ЦАГИ созданы специальные стенды испытаний лопастей рулевого винта. При этом наряду с нагружением осевым усилием от центробежных сил на стендах воспроизводится характерное для эксплуатации вибрационное нагружение винта, возникающее под действием переменной аэродинамической нагрузки.

Рис. 1. Зависимость изгибающего момента от показаний тензомоста

Рис. 2. Зависимость перерезывающей сипы от показаний тензомоста