RU2539278C1 - Helicopter rotor blade - Google Patents

Helicopter rotor blade Download PDF

Info

Publication number
RU2539278C1
RU2539278C1 RU2013151454/11A RU2013151454A RU2539278C1 RU 2539278 C1 RU2539278 C1 RU 2539278C1 RU 2013151454/11 A RU2013151454/11 A RU 2013151454/11A RU 2013151454 A RU2013151454 A RU 2013151454A RU 2539278 C1 RU2539278 C1 RU 2539278C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
relative
blade
profile
radii
contour
Prior art date
Application number
RU2013151454/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Анатольевич Губарев
Сергей Леонидович Шейгас
Александр Владимирович Михайлов
Сергей Владиславович Каюмов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "АВИА-ПРОЕКТ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "АВИА-ПРОЕКТ" filed Critical Закрытое акционерное общество "АВИА-ПРОЕКТ"
Priority to RU2013151454/11A priority Critical patent/RU2539278C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2539278C1 publication Critical patent/RU2539278C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: aircraft engineering.
SUBSTANCE: blade comprises root part, aerodynamically shaped parts and tip. In the range of relative radii from 0.5R to (0.95-0.98)R aerofoils feature permanent relative depth making 0.10-0.095 of chord profile. Radii of rounding of top and bottom parts of profile tip feature the ratios of about 1:3. Aerofoils at relative radii 0.4, 0.3 and 0.2 feature variable relative depth consecutively increasing at every said relative radius by about 1/4 of profile relative depth at relative radius 0.5. Tip in plan is composed of elliptic curve while its aerofoil is composed by arcs of ellipses tangentially inscribed in outline of adjacent aerofoil cross-sections. Blade geometrical twist makes approximately 7 degrees while blade finned part starts from relative radius 0.13-0.15R.
EFFECT: better aerodynamics, higher safety at rotor spinup and stoppage.
11 dwg

Description

Изобретение относится к области авиации, в частности к аэродинамической компоновке лопасти несущего винта винтокрылого аппарата.The invention relates to the field of aviation, in particular to the aerodynamic layout of the rotor blade of a rotorcraft.

Известна лопасть несущего винта (патент RU №2191717 от 05.06.1998, В64С 11/18, В64С 27/46), аэродинамическая компоновка которой рассчитана на работу несущего винта в околозвуковом диапазоне скоростей при низком уровне подъемной силы.Known rotor blade (patent RU No. 2191717 from 05.06.1998, B64C 11/18, B64C 27/46), the aerodynamic layout of which is designed to operate the rotor in the transonic range of speeds at a low level of lift.

Известна лопасть несущего винта (патент RU №2123453 от 15.12.1996, В64С 11/16, В64С 11/18) с однотипным по размаху лопасти аэродинамическим профилем. Известный аэродинамический профиль, как изолированный объект, обладает относительно высокими аэродинамическими качествами, но при формировании лопасти, как несущего объекта, только из одного типа профиля не позволяет обеспечить лопасть необходимыми аэродинамическими качествами ввиду:Known rotor blade (patent RU No. 2123453 dated 12/15/1996, B64C 11/16, B64C 11/18) with the aerodynamic profile of the same blade span. The well-known aerodynamic profile, as an isolated object, has relatively high aerodynamic qualities, but when forming a blade, as a supporting object, only from one type of profile does not allow providing the blade with the necessary aerodynamic qualities due to:

- неудовлетворительного по знаковому признаку (явно положительному, см. фиг.6) коэффициента аэродинамического момента mzo при нулевой подъемной силе (Cy=0) вследствие излишней S-образности средней линии профиля;- unsatisfactory in sign (clearly positive, see Fig.6) coefficient of aerodynamic moment m zo at zero lifting force (C y = 0) due to excessive S-shape of the midline of the profile;

- отсутствия закона изменения толщины сечения профиля по размаху лопасти, что затрудняет удовлетворения условия прочности и обеспечения необходимой балансировки лопасти по хорде;- the absence of the law of changing the thickness of the cross section of the profile for the span of the blade, which makes it difficult to meet the strength conditions and ensure the necessary balancing of the blade along the chord;

- отсутствия крутки лопасти - как существенного параметра, влияющего на аэродинамическое качество несущего винта в целом.- the lack of twist of the blade - as an essential parameter affecting the aerodynamic quality of the rotor as a whole.

Известна лопасть несущего винта вертолета (патент RU №2314230 от 14.06.2006, В64С 27/46), аэродинамическая компоновка которой включает несколько типов аэродинамических профилей по размаху лопасти, показана форма лопасти в плане с постоянной хордой В по длине лопасти и наличием законцовки, даны изменения толщины сечения профилей по длине лопасти, закон крутки лопасти, приведена таблица координат типового участка лопасти в диапазоне текущих относительных радиусов от (0,5-0,6)R до 1,0R. По совокупности отличительных признаков упомянутый патент принят за прототип.A known rotor blade of a helicopter (patent RU No. 2314230 dated 06/14/2006, B64C 27/46), the aerodynamic layout of which includes several types of aerodynamic profiles in the range of the blade, shows the shape of the blade in plan with a constant chord B along the length of the blade and the tip, given changes in the thickness of the cross-section of the profiles along the length of the blade, the law of twist of the blade, a table of coordinates of a typical section of the blade is presented in the range of current relative radii from (0.5-0.6) R to 1.0R. The combination of distinctive features mentioned patent adopted as a prototype.

Анализ отличительных признаков известной лопасти показал, что заявленное в патенте RU №2314230 распределение относительных толщин профилей С/В по размаху лопасти конкретизировано только для типовой части лопасти, значение которых, как следует из формулы, составляет 0,109-0,121 хорды профиля. А для переходной части лопасти - от 0,25R до 0,55R, которая составляет до 45% несущей части лопасти, распределение относительных толщин С/В профилей представлено в виде теоретического поля (см. фиг.4). Причем разброс значений относительных толщин С/В на каждом из упомянутых участков переходной части лопасти составляет не менее 33%. Этим самым не совсем корректно, как это следует из описания патента, переносить понятие об оптимальности на решения по изменению относительных толщин профилей на переходной части лопасти.The analysis of the distinguishing features of the known blade showed that the distribution of the relative thicknesses of the C / B profiles according to the blade span as claimed in the patent RU No. 2314230 is specified only for the typical part of the blade, the value of which, as follows from the formula, is 0.109-0.121 profile chords. And for the transitional part of the blade - from 0.25R to 0.55R, which is up to 45% of the bearing part of the blade, the distribution of the relative thicknesses of C / B profiles is presented in the form of a theoretical field (see figure 4). Moreover, the spread in the values of the relative thicknesses of C / B in each of the mentioned sections of the transitional part of the blade is at least 33%. Thus, it is not entirely correct, as follows from the description of the patent, to transfer the concept of optimality to solutions for changing the relative thickness of the profiles on the transitional part of the blade.

Что касается законцовки лопасти, то в материалах патента не отражены:As for the tip of the blade, the patent materials do not reflect:

- форма законцовки в плане;- ending form in plan;

- аэродинамическая профилировка поверхности законцовки;- aerodynamic profiling of the ending surface;

т.е. не отражена вся совокупность характеристик аэродинамической компоновки лопасти, на что претендует прототип.those. not reflected the entire set of characteristics of the aerodynamic layout of the blade, which claims the prototype.

Начало оперенной части лопасти в прототипе указано с относительных радиусов 0,20-0,35, что косвенно свидетельствует о большом прогибе лопасти под действием собственного веса и как вынужденное следствие - затруднения в компоновочной совместимости несущего винта с конструкцией фюзеляжа, граничащего с областью динамической подвижности лопасти.The beginning of the feathered part of the blade in the prototype is indicated with relative radii of 0.20-0.35, which indirectly indicates a large deflection of the blade under the influence of its own weight and, as a necessary consequence, difficulties in the layout compatibility of the rotor with the fuselage structure bordering the area of dynamic mobility of the blade .

Справка. В соответствии с Приложением к патенту №2314230 о регистрации лицензионного договора на использование изобретения следует, что лицензионный Договор №РД0045296 от 20.12.2008 заключен с ОАО «Кумертауское авиационное производственное предприятие» на изготовление вертолета Ка-226. В «Руководстве по технической эксплуатации Ка226», книга 0. Вертолет, раздел 006.00.00 стр.3/4 июнь 10/05 на рис.1 «Общий вид вертолета и его основные размеры» приведена величина статического прогиба лопасти, равная 550 мм, что составляет до 9% от длины лопасти и подтверждает причину решения оперенной части лопасти прототипа.Reference. In accordance with the Appendix to the patent No. 2314230 on the registration of the license agreement for the use of the invention, it follows that the License Agreement No. RD0045296 dated December 20, 2008 was concluded with OJSC Kumertau Aviation Production Enterprise for the manufacture of the Ka-226 helicopter. In the “Ka226 Technical Operation Manual”, book 0. Helicopter, section 006.00.00 p. 3/4 June 10/05 in Fig. 1 “General view of the helicopter and its main dimensions”, the value of the static deflection of the blade, equal to 550 mm, which amounts to 9% of the length of the blade and confirms the reason for the solution of the feathered part of the blade of the prototype.

Другим негативным следствием большого статического прогиба лопасти является критический свес лопасти от земли (в случае для вертолета Ка226 это 1630 мм), что делает небезопасным нахождения обслуживающего персонала вблизи вертолета при раскрутке и останове несущего винта.Another negative consequence of the large static deflection of the blade is the critical overhang of the blade from the ground (in the case of the Ka226 helicopter, it is 1630 mm), which makes it unsafe to keep service personnel near the helicopter when the main rotor is unscrewed and stopped.

При разработке заявляемой лопасти несущего винта вертолета преследовалась цель создания лопасти для легкого вертолета (в том числе и с соосным несущим винтом), обеспечивающей:When developing the inventive rotor blade of a helicopter, the aim was to create a blade for a light helicopter (including a coaxial rotor), which provides:

- высокое аэродинамическое качество в широком диапазоне скоростей полета вертолета;- high aerodynamic quality in a wide range of helicopter flight speeds;

- решение задачи низких нагрузок в системе управления лопастями за счет снижения шарнирного момента;- solving the problem of low loads in the blade control system by reducing the hinge moment;

- малых величин статического прогиба лопасти, обеспечивающих безопасность при раскрутке и останове несущего винта.- small values of the static deflection of the blade, ensuring safety during the promotion and shutdown of the rotor.

Достижение указанной цели позволяет создать лопасть с параметрами, совокупность которых влияет на ключевой эксплуатационный критерий потребительского спроса на вертолет.Achieving this goal allows you to create a blade with parameters, the combination of which affects the key operational criterion of consumer demand for the helicopter.

Результат предлагаемого технического решения достигается тем, что на лопасти несущего винта вертолета, содержащей комлевую и аэродинамические профилированные части, состоящие из нескольких типов аэродинамических профилей с хордой В, состыкованных по передней и задней кромкам, а по верхней и нижней частям контура профиля сечения соединенных семейством линейчатых поверхностей, натянутых на контуры прилегающих аэродинамических профилей, так, что образуют крутку лопасти, близкую к линейной, и аэродинамическую профилированную законцовку, причем аэродинамически профилированная часть лопасти в диапазоне относительных радиусов от 0,5R до (0,95-0,98)R, где R - радиус несущего винта, выполнена с постоянной относительной толщиной профиля в диапазоне значений 0,10В-0,095В, кроме того, радиусы скругления нижней и верхней частей носка профиля находятся в соотношении приблизительно 1:3, и их значения соотнесены с относительной толщиной профиля к хорде, а обводы верхней части контура профиля в диапазоне 0,30-1,0 хорды образованы выпуклыми и вогнутыми частями контура в виде радиусов, приблизительно равными 2,5В каждый, которые на участке от 0,62В до 0,72В сопряжены сплайном, нижний участок упомянутого профиля имеет выпуклую форму контура с размытым максимумом в диапазоне сплайна, при этом отнесенные к хорде В упомянутого профиля ординаты точек верхней части контура Yв/B и нижней части контура Yн/b, расположенные на относительных расстояниях Х/В от передней кромки профиля, приведены в таблице и диапазон ординат верхней (Yв/B) и нижней (Yн/b) частей контура на относительных расстояниях Х/В от 0,03 до 0,5 допускают изменения в пределах до +5%, а на больших Х/В - от 0,5 до 0,98 - в пределах до +10%, аэродинамические профили на относительных радиусах 0,4R, 0,3R и 0,2R выполнены с переменной относительной толщиной профиля к хорде, изменения значений которых последовательно возрастают на каждом из упомянутых относительных радиусов приблизительно на 1/4 относительной толщины профиля на относительном радиусе 0,5R, а на участке относительных радиусов от (0,95-0,98)R до R форма лопасти в плане образована эллиптической кривой с относительной величиной полуосей, соответственно равной 0,34 и 0,68 хорды, формируя законцовку, поверхность которой образована дугами эллипсов, лежащих в плоскости, перпендикулярной плоскости поперечных сечений этого участка лопасти, и по касательной вписанных в контур соответствующих сечений, оперенная часть лопасти начинается с относительного радиуса (0,13-0,15)R, a геометрическая крутка сечений лопасти в диапазоне относительных радиусов от 0,2R до (0,95-0,98)R составляет ≈7°.The result of the proposed technical solution is achieved by the fact that on the rotor blades of the helicopter containing butt and aerodynamic profiled parts, consisting of several types of aerodynamic profiles with chord B, joined along the front and rear edges, and along the upper and lower parts of the profile profile section are connected by a ruler family surfaces stretched over the contours of adjacent aerodynamic profiles, so that they form a twist of the blade close to linear, and an aerodynamic shaped tip moreover, the aerodynamically profiled part of the blade in the range of relative radii from 0.5R to (0.95-0.98) R, where R is the radius of the rotor, is made with a constant relative thickness of the profile in the range of values 0.10V-0.095V, except Moreover, the rounding radii of the lower and upper parts of the profile nose are in a ratio of approximately 1: 3, and their values are correlated with the relative thickness of the profile to the chord, and the contours of the upper part of the profile contour in the range of 0.30-1.0 chords are formed by convex and concave parts contour in the form of radii, approximately equal to 2.5 V each, which are connected by a spline in a section from 0.62 V to 0.72 V, the lower section of the said profile has a convex contour shape with a blurred maximum in the spline range, while the ordinates of the points of the upper part of the Y contour in / B and the lower part of the contour Y n / b, located at relative distances X / V from the front edge of the profile, are shown in the table and the ordinate range of the upper (Y in / B) and lower (Y n / b) parts of the contour at relative distances X / B from 0.03 to 0.5 allow changes in the range up to + 5%, and on large Х / В - from 0.5 to 0.98 - up to + 10%, aerodynamic profiles at relative radii of 0.4R, 0.3R and 0.2R are made with a variable relative thickness of the profile to the chord, the values of which are changed sequentially increase at each of the mentioned relative radii by about 1/4 of the relative thickness of the profile at a relative radius of 0.5R, and in the section of relative radii from (0.95-0.98) R to R, the shape of the blade in plan is formed by an elliptic curve with a relative value semiaxes, respectively equal to 0.34 and 0.68 chords, forming the law a piece whose surface is formed by arcs of ellipses lying in a plane perpendicular to the plane of the cross sections of this section of the blade and tangentially inscribed in the contour of the corresponding sections, the feathered part of the blade begins with a relative radius (0.13-0.15) R, a geometric twist sections of the blade in the range of relative radii from 0.2R to (0.95-0.98) R is ≈7 °.

Предлагаемое техническое решение лопасти поясняется чертежами, где:The proposed technical solution of the blade is illustrated by drawings, where:

- на фиг.1 показан общий вид лопасти;- figure 1 shows a General view of the blade;

- на фиг.2 показано формообразование носка профиля;- figure 2 shows the shaping of the toe profile;

- на фиг.3 показано формообразование верхней задней части контура профиля, интегрированного с нижней задней частью контура профиля прототипа;- figure 3 shows the formation of the upper rear part of the profile contour, integrated with the lower rear part of the profile contour of the prototype;

- на фиг.4 показана форма аэродинамического профиля для диапазона относительных радиусов от 0,5R до 0,98R в соответствии с таблицей координат;- figure 4 shows the shape of the aerodynamic profile for a range of relative radii from 0.5R to 0.98R in accordance with the coordinate table;

- на фиг.5 показан пример формирования носика переходной части лопасти на относительном радиусе 0,2R;- figure 5 shows an example of the formation of the nose of the transitional part of the blade at a relative radius of 0.2R;

- на фиг.6 приведена форма законцовки лопасти в плане (место А, фиг.1);- figure 6 shows the shape of the tip of the blade in the plan (place A, figure 1);

- на фиг.7 показано продольное сечение законцовки по Е-Е фиг.6;- Fig.7 shows a longitudinal section of the ending according to EE of Fig.6;

- на фиг.8 - совмещенные продольные сечения законцовки (вид Д, фиг.5);- in Fig.8 - combined longitudinal section of the ending (type D, Fig.5);

- на фиг.9 приведено изменение относительных толщин С/В аэродинамических профилей по длине лопасти;- figure 9 shows the change in relative thickness C / B aerodynamic profiles along the length of the blade;

- на фиг.10 показан пример распределения моментов сопротивления изгибу Wx лопасти по ее длине;- figure 10 shows an example of the distribution of moments of bending resistance W x the blade along its length;

- на фиг.11 показан пример компоновки несущего винта с предлагаемой лопастью на вертолете взлетным весом 1,5-2,0 т, обеспечивающей безопасный прогиб лопасти при раскрутке и останове несущего винта.- figure 11 shows an example of the layout of the rotor with the proposed blade on a helicopter with a take-off weight of 1.5-2.0 tons, providing safe deflection of the blade when the rotor is untwisted and stopped.

Лопасть 1 несущего винта вертолета в соответствии с предлагаемым ее техническим решением выполнена прямоугольной формы в плане с постоянной по радиусу R несущего винта хордой В.The blade 1 of the rotor of the helicopter in accordance with its proposed technical solution is made rectangular in plan with a constant radius R of the rotor of the chord B.

Лопасть 1 состоит из комлевой части 2, аэродинамически профилированных частей - переходной части 3 в диапазоне относительных радиусов от 0,2R до 0,5R, типовой части 4 в диапазоне относительных радиусов от 0,5R до (0,95-0,98)R и законцовки 5.The blade 1 consists of a butt part 2, aerodynamically shaped parts - a transition part 3 in the range of relative radii from 0.2R to 0.5R, typical part 4 in the range of relative radii from 0.5R to (0.95-0.98) R and ending 5.

Лопасть вращается на оси 6 с угловой скоростью Ω

Figure 00000001
.The blade rotates on axis 6 with angular velocity Ω
Figure 00000001
.

Оперенная часть лопасти 1 начинается с относительных радиусов (0,13-0,15)R комлевой части 2 и в диапазоне относительных радиусов от 0,2R до (0,95-0,98)R имеет близкую к линейной геометрическую крутку Δφ≈7°.The feathered part of the blade 1 begins with the relative radii (0.13-0.15) R of the butt part 2 and in the range of relative radii from 0.2R to (0.95-0.98) R has a geometric twist close to linear Δφ≈7 °.

Принятая крутка Δφ лопасти позволяет, как показывают результаты расчетных исследований, получить на несущем винте КПД не хуже 0,70-0,73 и обеспечить, по сравнению с прототипом, более равномерное распределение аэродинамической нагрузки на лопасть (см. М.Л. Миль и др. Вертолеты, расчет и проектирование, том 2. М., Машиностроение, 1967, стр.81-83, формулы: 7.35; 7.37;.7.39, в которых геометрическая крутка Δφ является существенной составляющей аэродинамической нагрузки pо).The adopted twist Δφ of the blade allows, as the results of computational studies show, to obtain an efficiency of at least 0.70-0.73 on the rotor and to ensure, in comparison with the prototype, a more uniform distribution of the aerodynamic load on the blade (see M.L. Mil and other Helicopters, calculation and design, Volume 2. M., Engineering, 1967, pp. 81-83, formulas: 7.35; 7.37; .7.39, in which the geometric twist Δφ is an essential component of the aerodynamic load p о ).

Аэродинамическая профилировка переходной части 3 лопасти 1 выполнена как минимум из двух типов аэродинамических профилей с переменной относительной толщиной профиля к хорде (С/В), где С - толщина профиля (типы применяемых профилей условно не приведены).Aerodynamic profiling of the transitional part 3 of the blade 1 is made of at least two types of aerodynamic profiles with a variable relative thickness of the profile to the chord (C / B), where C is the thickness of the profile (the types of profiles used are not shown conditionally).

Типовая часть 4 лопасти 1 выполнена из однотипных аэродинамических профилей с постоянной относительной толщиной профиля в диапазоне значений 0,10В-0,095В.A typical part 4 of the blade 1 is made of the same aerodynamic profiles with a constant relative profile thickness in the range of values 0.10V-0.095V.

Это обеспечивает меньшее профильное сопротивление лопасти по сравнению с прототипом и возможность стабильного продвижения режимов работы несущего винта до чисел Маха≈0,6-0,8 с коэффициентом подъемной силы Cymax не ниже 0,7 (см. П.Р. Пейн «Динамика и аэродинамика вертолета», М., Оборонгиз, 1963, стр.17, фиг.1.4).This provides a lower profile resistance of the blade compared to the prototype and the possibility of stable advancement of the operating modes of the rotor to Mach numbers ≈0.6-0.8 with a lifting coefficient C ymax of at least 0.7 (see P.R. Payne “Dynamics and aerodynamics of a helicopter ”, M., Oborongiz, 1963, p. 17, FIG. 1.4).

Контур носка 7 типовой части 4 аэродинамического профиля в отличие от прототипа образован радиусами скругления rн - 8 и rв - 9 нижней 10 и верхней 11 образующих контура профиля в соотношении приблизительно 1:3 соответственно с точкой 12 плавного сопряжения упомянутых радиусов на хорде профиля.In contrast to the prototype, the nose contour 7 of type 4 of the aerodynamic profile is formed by the radii of fillet r n - 8 and r in - 9 of the lower 10 and upper 11 forming the profile contour in a ratio of approximately 1: 3, respectively, with the point 12 of smooth conjugation of the mentioned radii on the profile chord.

Значения радиусов 8 и 9 соотнесены с толщиной профиля С для обеспечения плавного перехода к контурам носков переходной части 3 лопасти 1 и определяются из соотношения:The values of the radii 8 and 9 are correlated with the thickness of the profile C to ensure a smooth transition to the contours of the socks of the transitional part 3 of the blade 1 and are determined from the ratio:

rв/н≈kв/н*C,r in / n ≈k in / n * C,

гдеWhere

kв≈0,266-0,272; kн=0,090-0,093.k at ≈0.266-0.272; k n = 0,090-0,093.

Обводы верхней части 13 контура аэродинамического профиля типовой части 4 лопасти 1 в диапазоне 0,30-1,0 хорды образованы радиусами rвып и rвог, приблизительно равными 2,5В, формирующими соответственно выпуклую 14 и вогнутую 15 части контура.Contours of the upper part 13 of the contour of the airfoil model portion 4 of the blade 1 in the range of 0,30-1,0 chord formed by the radii r and r MY wog approximately equal to 2.5V, respectively forming convex 14 and concave 15 portion of the contour.

На участке диапазона от 0,62В до 0,72В радиусы rвып и rвог сопряжены сплайном 16. Обводы нижней части 17 контура аэродинамического профиля имеют выпуклую кривизну с размытым максимумом на участке 18 в диапазоне размещения сплайна 16.In the range section from 0,62V to 0,72V MY radii r and r wog conjugate spline 16. Contours of the bottom of the contour of the airfoil 17 have a convex curvature with a diffuse maximum at portion 18 within the range of accommodation of the spline 16.

На фиг.4 показан аэродинамический профиль типовой части 4 лопасти 1, контур которого выполнен в соответствии с таблицей координат и законами построения контура носка 7 профиля (см. фиг.2) и обводов частей 13 и 17 (см. фиг.3).Figure 4 shows the aerodynamic profile of a typical part 4 of the blade 1, the contour of which is made in accordance with the table of coordinates and the laws of constructing the contour of the toe 7 of the profile (see figure 2) and the contours of parts 13 and 17 (see figure 3).

Таблица координат аэродинамического профиля типовой части 4Table of coordinates of the aerodynamic profile of type 4 Х/ВX / B YвY in / in -Yн/b-Y n / b 0,000.00 0,000.00 0,000.00 0,030,03 0,0320,032 0,0130.013 0,050.05 0,0410,041 0,0150.015 0,060.06 0,0440,044 0,0160.016 0,080.08 0,0500,050 0,0170.017 0,100.10 0,0550,055 0,0190.019 0,200.20 0,0690,069 0,0230,023 0,300.30 0,0730,073 0,0250,025 0,400.40 0,0710,071 0,0280,028 0,500.50 0,0640,064 0,0290,029 0,600.60 0,0540,054 0,0320,032 0,700.70 0,0410,041 0,0320,032 0,800.80 0,0250,025 0,0270,027 0,870.87 0,0150.015 0,0190.019 0,980.98 0,0060.006 0,0100.010

Диапазон относительных ординат верхней (Yв/В) и нижней (Yн/В) частей контура на относительных расстояниях Х/В от 0,03 до 0,5 допускают изменения в пределах до +5%, а на больших Х/В - от 0,5 до 0,98 - в пределах до +10%.The range of relative ordinates of the upper (Y in / V) and lower (Y n / V) parts of the contour at relative X / B distances from 0.03 to 0.5 allows changes up to + 5%, and for large X / B - from 0.5 to 0.98 - up to + 10%.

Вогнутость профиля f не превышает 0,024В, что обеспечивает минимизацию перемещения центра давления профиля при изменении его угла атаки.The concavity of the profile f does not exceed 0.024V, which minimizes the displacement of the center of pressure of the profile when its angle of attack changes.

На фиг.5 для примера показан фрагмент одного из типов аэродинамических профилей 19 переходной части 3 на относительном радиусе 0,2R.Figure 5 shows an example of a fragment of one of the types of aerodynamic profiles 19 of the transition part 3 at a relative radius of 0.2R.

Значения радиусов 20 и 21, образующих контур носка 22 аэродинамического профиля 19, соотносятся со значениями однотипных радиусов 8 и 9 типовой части 4 лопасти 1 через коэффициент k т п

Figure 00000002
, значения которого лежат в диапазоне 2,43-2,46.The values of the radii 20 and 21, forming the contour of the nose 22 of the aerodynamic profile 19, are correlated with the values of the same radii 8 and 9 of the typical part 4 of the blade 1 through the coefficient k t P
Figure 00000002
whose values are in the range of 2.43-2.46.

Так, радиус 21, образующий верхнюю часть контура носка 22, соотносится с аналогичным радиусом 9 контура носка 7 типовой части 4 соотношением:So, the radius 21, forming the upper part of the contour of the sock 22, corresponds with the same radius 9 of the contour of the sock 7 of the typical part 4 by the ratio:

k в * k т п * C 0 , 2

Figure 00000003
k at * k t P * C 0 , 2
Figure 00000003

где С0,2 - толщина профиля на 0,2R.where C 0.2 is the thickness of the profile by 0.2R.

На участке относительных радиусов от (0,95-0,98)R до R форма лопасти 1 в плане образована эллиптической кривой 23 с относительной величиной полуосей а и b, соответственно равных 0,34 и 0,68 хорды В профиля, формируя законцовку 5 лопасти 1.On the plot of relative radii from (0.95-0.98) R to R, the shape of the blade 1 in plan is formed by an elliptic curve 23 with a relative size of the axes a and b, respectively equal to 0.34 and 0.68 chords B in the profile, forming the tip 5 blades 1.

Поверхность законцовки 5, как показано на фиг.7, образована дугами эллипсов 24 и 25, лежащих в плоскости, перпендикулярной плоскости поперечных сечений участка законцовки 5, и по касательной вписанных в контур соответствующих сечений лопасти 1.The surface of the tip 5, as shown in Fig.7, is formed by arcs of ellipses 24 and 25 lying in a plane perpendicular to the plane of the cross sections of the tip 5, and the corresponding sections of the blade 1 inscribed in a tangent into the contour.

Текущие значения полуосей ai, bi и bj - эллипсов 24 и 25 по хорде В определяются границей пересечения эллипсов с поперечным контуром профиля. Причем, значения текущих полуосей bi соответствует величине Yв соответствующего текущего профиля на участке законцовки 5, a bj - соответственно величине Yн упомянутого профиля.The current values of the semiaxes a i , b i and b j - ellipses 24 and 25 along the chord B are determined by the boundary of the intersection of the ellipses with the transverse profile contour. Moreover, the values of the current semi-axes b i corresponds to the value Y in the corresponding current profile at the tip 5, ab j - respectively, to the value Y n of the mentioned profile.

В приведенном на фиг.7 примере bi и bj соответствуют профилю законцовки 5 на относительном радиусе 0,98R.In the example of FIG. 7, b i and b j correspond to the tip 5 profile at a relative radius of 0.98R.

На фиг.8 показана аэродинамическая поверхность законцовки 5, выполненная по предлагаемому техническому решению, из которой видно, что верхняя поверхность 26 как бы (условно) ориентирована вниз под углом γ от плоскости хорд 27.On Fig shows the aerodynamic surface of the tip 5, made according to the proposed technical solution, which shows that the upper surface 26 is as if (conditionally) oriented downward at an angle γ from the plane of the chords 27.

Среднее значение угла γ лежит в границах 7 град.-10 град. А как показывают экспериментальные аэродинамические исследования (см. Gubarev В.A. Ignatkin Y.M. «Aerodynamic research connected with blade selection for Kamov 115 helicopter», Proceedings of 26th European Rotorcr Forum, Netherlands, Hague, 26-29 Sept. 2000. р.р.18.1-18.5), законцовки с аналогичным углом отклонения верхней аэродинамической поверхности вниз от плоскости хорд обеспечивают:The average value of the angle γ lies within 7 deg. -10 deg. And as experimental aerodynamic studies show (see Gubarev B.A. Ignatkin YM "Aerodynamic research connected with blade selection for Kamov 115 helicopter", Proceedings of 26 th European Rotorcr Forum, Netherlands, Hague, 26-29 Sept. 2000. p. p. 18.1-18.5), endings with a similar angle of deviation of the upper aerodynamic surface down from the plane of the chords provide:

- увеличение критического числа Маха до ≈0,8, что отодвигает «волновой кризис» на лопасти по скорости полета вертолета;- an increase in the critical Mach number to ≈0.8, which pushes the “wave crisis” onto the blades in terms of helicopter flight speed;

- снижение шарнирного момента лопасти;- reduction of the hinge moment of the blade;

- повышения относительного коэффициента полезного действия несущего винта в пределах не менее 3%.- increase the relative efficiency of the rotor within at least 3%.

Распределение относительных толщин С/В профилей лопасти 1 приведено на фиг.9. На переходной части 3 лопасти 1 на относительных радиусах 0,4R; 0,3R и 0,2R изменение относительной толщины профиля С/В последовательно возрастает на каждом из упомянутых относительных радиусов приблизительно на 1/4 относительной толщины профиля на относительном радиусе 0,5R типовой части 4 лопасти 1.The distribution of the relative thicknesses C / B profiles of the blade 1 is shown in Fig.9. On the transitional part 3 of the blade 1 at a relative radius of 0.4R; 0.3R and 0.2R the change in the relative thickness of the C / B profile sequentially increases on each of the mentioned relative radii by approximately 1/4 of the relative thickness of the profile on the relative radius 0.5R of the typical part 4 of the blade 4.

Выполнение лопасти по предлагаемому изменению относительных толщин аэродинамических профилей переходной части 3 позволяет получить необходимый характер распределения моментов сопротивления изгибу Wx лопасти (см. фиг.10), достаточный для обеспечения статического прогиба в пределах не более 3% длины лопасти.The implementation of the blade according to the proposed change in the relative thickness of the aerodynamic profiles of the transition part 3 allows you to get the necessary character of the distribution of moments of bending resistance W x blades (see figure 10), sufficient to ensure static deflection within no more than 3% of the length of the blade.

Лопасть по предлагаемому техническому решению разработана для вертолета взлетным весом 1,5 т-2,0 т. И при диаметре несущего винта 9,0 м-10 м статический прогиб лопасти был в диапазоне не более 135-145 мм. Это обеспечивает, как показано на фиг.11, безопасное нахождение обслуживающего персонала под несущим винтом вертолета на режимах его раскрутки и останова.According to the proposed technical solution, the blade was developed for a helicopter with a take-off weight of 1.5 t-2.0 t. And with a rotor diameter of 9.0 m-10 m, the static deflection of the blade was in the range of not more than 135-145 mm. This ensures, as shown in Fig. 11, the safe presence of maintenance personnel under the rotor of the helicopter in the modes of its promotion and shutdown.

Таким образом, лопасть, спроектированная в соответствии с сущностью данного изобретения, имеет по сравнению с прототипом преимущества в основных аэродинамических характеристиках в широком диапазоне скоростных режимов полета вертолета и обеспечивает безопасность эксплуатации вертолета на земле.Thus, the blade, designed in accordance with the essence of this invention, has, in comparison with the prototype, advantages in the basic aerodynamic characteristics in a wide range of helicopter flight speeds and ensures the safety of helicopter operation on the ground.

Claims (1)

Лопасть несущего винта вертолета, содержащая комлевую и аэродинамические профилированные части, состоящие из нескольких типов аэродинамических профилей с хордой В, состыкованных по передней и задней кромкам, а по верхней и нижней частям контура профиля сечения соединенных семейством линейчатых поверхностей, натянутых на контуры прилегающих аэродинамических профилей, так, что образуют крутку лопасти, и аэродинамическую профилированную законцовку, отличающаяся тем, что аэродинамически профилированная часть лопасти в диапазоне относительных радиусов от 0,5R до (0,95-0,98)R, где R - радиус несущего винта, выполнена с постоянной относительной толщиной профиля в диапазоне значений 0,10В-0,095В, кроме того, радиусы скругления нижней и верхней частей носка профиля находятся в соотношении приблизительно 1:3, и их значения соотнесены с относительной толщиной профиля к хорде, а обводы верхней части контура профиля в диапазоне 0,30-1,0 хорды образованы выпуклыми и вогнутыми частями контура в виде радиусов, приблизительно равными 2,5В каждый, которые на участке от 0,62В до 0,72В сопряжены сплайном, нижний участок упомянутого профиля имеет выпуклую форму контура с размытым максимумом в диапазоне сплайна, при этом отнесенные к хорде В упомянутого профиля ординаты точек верхней части контура Yв/В и нижней части контура Yн/В, расположенные на относительных расстояниях Х/В от передней кромки профиля, приведены в таблице:
Х/В Yв/b -Yн/b 0,00 0,00 0,00 0,03 0,032 0,013 0,05 0,041 0,015 0,06 0,044 0,016 0,08 0,050 0,017 0,10 0,055 0,019 0,20 0,069 0,023 0,30 0,073 0,025 0,40 0,071 0,028 0,50 0,064 0,029 0,60 0,054 0,032 0,70 0,041 0,032 0,80 0,025 0,027 0,87 0,015 0,019 0,98 0,006 0,010

и диапазон ординат верхней (Yв/B) и нижней (Yн/В) частей контура на относительных расстояниях Х/В от 0,03 до 0,5 допускают изменения в пределах до +5%, а на больших Х/В - от 0,5 до 0,98 - в пределах до +10%, аэродинамические профили на относительных радиусах 0,4R, 0,3R и 0,2R выполнены с переменной относительной толщиной профиля к хорде, изменения значений которых последовательно возрастают на каждом из упомянутых относительных радиусов приблизительно на 1/4 относительной толщины профиля на относительном радиусе 0,5R, а на участке относительных радиусов от (0,95-0,98)R до R форма лопасти в плане образована эллиптической кривой с относительной величиной полуосей, соответственно равных 0,34 и 0,68 хорды, формируя законцовку, поверхность которой образована дугами эллипсов, лежащих в плоскости, перпендикулярной плоскости поперечных сечений этого участка лопасти и по касательной вписанных в контур соответствующих сечений, оперенная часть лопасти начинается с относительного радиуса (0,13-0,15)R, a геометрическая крутка сечений лопасти в диапазоне относительных радиусов от 0,2R до (0,95-0,98)R составляет ≈7°.
A rotor blade of a helicopter containing butt and aerodynamic shaped parts, consisting of several types of aerodynamic profiles with chord B, joined along the front and rear edges, and along the upper and lower parts of the profile profile section of a family of ruled surfaces stretched over the contours of adjacent aerodynamic profiles, so that they form a twist of the blade, and an aerodynamic shaped tip, characterized in that the aerodynamically shaped part of the blade in the relative range radii from 0.5R to (0.95-0.98) R, where R is the rotor radius, is made with a constant relative profile thickness in the range of 0.10V-0.095V, in addition, the radii of rounding of the lower and upper parts the profile toe is in a ratio of approximately 1: 3, and their values are correlated with the relative thickness of the profile to the chord, and the contours of the upper part of the profile contour in the range of 0.30-1.0 chords are formed by convex and concave parts of the contour in the form of radii approximately equal to 2 , 5V each, which in the section from 0.62V to 0.72V are connected by a spline, nor zhny portion of said profile has a convex contour shape with a diffuse maximum in the range of the spline, thus related to the chord in said profile ordinates of the points of the upper part of the circuit Y to / B and the lower part of the contour Y n / B, positioned at relative distances X / B of the front profile edges are given in the table:
X / B Y in / b -Y n / b 0.00 0.00 0.00 0,03 0,032 0.013 0.05 0,041 0.015 0.06 0,044 0.016 0.08 0,050 0.017 0.10 0,055 0.019 0.20 0,069 0,023 0.30 0,073 0,025 0.40 0,071 0,028 0.50 0,064 0,029 0.60 0,054 0,032 0.70 0,041 0,032 0.80 0,025 0,027 0.87 0.015 0.019 0.98 0.006 0.010

and the ordinate range of the upper (Y in / B) and lower (Y n / V) parts of the contour at relative distances X / B from 0.03 to 0.5 allow changes up to + 5%, and for large X / B - from 0.5 to 0.98 - up to + 10%, aerodynamic profiles at relative radii of 0.4R, 0.3R and 0.2R are made with a variable relative thickness of the profile to the chord, changes in the values of which sequentially increase on each of the aforementioned relative radii by about 1/4 of the relative thickness of the profile at a relative radius of 0.5R, and in the portion of relative radii from (0.95-0.98 ) R to R, the shape of the blade in plan is formed by an elliptic curve with a relative semiaxis of 0.34 and 0.68 chords, respectively, forming a tip whose surface is formed by arcs of ellipses lying in a plane perpendicular to the plane of the cross sections of this section of the blade and tangent the corresponding sections inscribed in the contour, the feathered part of the blade begins with a relative radius (0.13-0.15) R, and the geometric twist of the blade sections in the range of relative radii from 0.2R to (0.95-0.98) R is ≈ 7 °.
RU2013151454/11A 2013-11-20 2013-11-20 Helicopter rotor blade RU2539278C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013151454/11A RU2539278C1 (en) 2013-11-20 2013-11-20 Helicopter rotor blade

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013151454/11A RU2539278C1 (en) 2013-11-20 2013-11-20 Helicopter rotor blade

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2539278C1 true RU2539278C1 (en) 2015-01-20

Family

ID=53288474

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013151454/11A RU2539278C1 (en) 2013-11-20 2013-11-20 Helicopter rotor blade

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2539278C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106564588A (en) * 2016-11-07 2017-04-19 天津曙光天成科技有限公司 Unmanned helicopter blade and unmanned helicopter

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2123453C1 (en) * 1996-12-15 1998-12-20 Центральный аэрогидродинамический институт им.проф.Н.Е.Жуковского Propeller blade
US5957662A (en) * 1996-03-08 1999-09-28 Advanced Technology Institute Of Commuter-Helicopter, Ltd. helicopter blade aerofoil
RU2314230C1 (en) * 2006-06-14 2008-01-10 Открытое акционерное общество "Камов" Helicopter main rotor blade

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5957662A (en) * 1996-03-08 1999-09-28 Advanced Technology Institute Of Commuter-Helicopter, Ltd. helicopter blade aerofoil
RU2123453C1 (en) * 1996-12-15 1998-12-20 Центральный аэрогидродинамический институт им.проф.Н.Е.Жуковского Propeller blade
RU2314230C1 (en) * 2006-06-14 2008-01-10 Открытое акционерное общество "Камов" Helicopter main rotor blade

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106564588A (en) * 2016-11-07 2017-04-19 天津曙光天成科技有限公司 Unmanned helicopter blade and unmanned helicopter
CN106564588B (en) * 2016-11-07 2023-10-31 天津凤凰智能科技有限公司 Unmanned helicopter blade and unmanned helicopter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109641650B (en) Aircraft wing
US10137976B2 (en) Airfoils for rotor blades of rotary wing aircrafts
US9085359B2 (en) Rotor blade tip planform
CN207565834U (en) Propeller and small-sized more rotary wind type unmanned planes
US8113462B2 (en) Low-drag swept wings
US2709052A (en) Spanwise flow control of fluid swept lifting surfaces
EP2448819A2 (en) Wing and propeller system, method of optimizing wing and propeller/rotor system and method of reducing induced drag
CN104066976B (en) The wind turbine blade scanned with geometry
RU2539278C1 (en) Helicopter rotor blade
CN114021265A (en) Airplane wing section based on logarithmic spiral
CN111017185B (en) Laminar flow technology verification machine
CN210681131U (en) Wing structure
RU2118270C1 (en) Multi-member tip
RU2581642C2 (en) Wing airfoil
CN206537489U (en) Tailplane and shipping unmanned plane with high trim elevator
US11499432B2 (en) Method for altering the law of twist of the aerodynamic surface of a gas turbine engine fan blade
CN202541831U (en) Aircraft winglet
CN107697284A (en) A kind of two section type bionic flapping-wing unmanned plane wing
AU2016365585A1 (en) Autogyro rotor blade for generating lift by autorotation
RU2603710C1 (en) Rotary-winged aircraft propeller blade
CN112918668B (en) Rotor of rotor craft and rotor craft
RU2559181C1 (en) Aerodynamic profile of bearing surface cross-section (versions)
CN204627875U (en) Double-vane fan blade
RU2808865C1 (en) Aerodynamic profile of aircraft lifting element
RU2762464C1 (en) Aerodynamic profile of the aircraft carrier

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151121

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20170421

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201121