Martin Holman a gyroscope penge profiljában

A lamináris profilokról és nem csak róluk

A profil megfelelő kiválasztása nagyon fontos a gyroplán forgórészének kialakításához. Ehhez meg kell nézni a lamináris áramlás fejlődésének történetét, és meg kell nézni, mi történt e körben a giroszkópok és helikopterek között a régi időkben.

A két leggyakoribb helikopter profil - a NACA 0012 (1. ábra), és NACA 23012 (2. ábra). Profil NACA 23012 által alkalmazott helikopter S-67 Blackhawk, Westland MK2 Commando és Lockheed XH-51A. 0015. NACA profil, amelynek jellemzői hasonlóak a NACA 0012. Hughes használt egy helikopter és egy giroplán 300 McCulloch J-2, amelyet által hitelesített egy helikopter rotor rendszer 300. Hughes profil NACA 23012 és használt MBB Bo-105 helikopter. Ezek a profilok egy lépést abban az időben közel vagy nullára és az áramvonalas hangsúly nem tolódik, amikor a lépést a változás. Ez csökkenti a vibrációt és csavaró igénybevételnek okozta változás pályán, ami ideálissá teszi őket a rotorlapátok.

A NACA 23012 profilja

Profil NACA 23012. azonban sokkal nagyobb százalékát a lamináris áramlás, mint 012. 0 NACA kapott súrlódási ellenállás ez sokkal kisebb, mint 0 NACA 012. Lamináris áramlás érhető el kedvező nyomásgrádiens (nyomás csökkenése) a profil (ebben az esetben "felett" azt jelenti, hogy "közel van" a profil felső és alsó részéhez.) - MT). Zérószögű támadási szögben csak a NACA 0 012 profil elülső 10% -a rendelkezik lamináris áramlással. A fennmaradó 90% -ban turbulens áramlás jellemzi a nagy súrlódási ellenállást.

A NACA profil 23012 nulla állásszög lamináris áramlás áll fenn a 30% akkord a felső és alsó 60% -a a profil, amely csökkenti a profil húzza kapott megduplázódott képest NACA 0012.

A NACA 23012 profilja 1935-ben jelent meg Langley-ben, és az egyik legjobb volt, amit Eastman Jacobs kifejlesztett. Ez majdnem megegyezik az M12 profillal, amely

2. ábra NACA 0 012 profilja

3. ábra: Az N.A.A.A. M12

4. ábra: Az N.A.A.A. M 6

5. ábra: Sireva gyroplane P.19 Mk IV a Gottingen 606 profiljával

Fig.6 S30 gyroplán lapát Gottingen 606 profillal

kifejlesztett 1923-ban, Max Munch. Munch Ludwig Prandtl tanítványa volt, 1920-ban Németországból érkezett az USA-ba és magával hozta modern nézeteit az aerodinamikáról. Az első változó sűrűségű szélcsatornát (VDT) javasolta és építették Langleyvel 1921-ben. Az ilyen cső használata lehetővé teszi a szükséges Reynolds-számok tesztelését. Ezt a profilt még mindig számos repülőgépen használják, többek között a Bükk Bonanza-t. Ez a profil, jóllehet hozzájárult a Bonanza sikeréhez, éles robbantási határ jellemzi.

Ábra

Az első és a modern gyroplánok többsége nem használja vagy használja ezeket a profilokat. A kárpitozott giroplán rotorlapát C.19 Mk IV (5. ábra, 7) használt Göttingen profil 606 (18%) alakult ki Ludwig Prandtl 1918-ban Németországban, ugyanabban az giroplán is használták, és 12 százalék profil N.A.C.A. M 6 (4. ábra), amelyet Max Munk Langley 1923 évben a rotor gyártani Balsa és szövettel borított. Az egyes pengék forgatónyomatéka és centrifugális terhelése acélcsövek teljesítménycsaládját hordozta. Az autogyre P.19-et Angliában építették, és 1929-ben mintegy 100 autó épült. Azonban csak egy évvel a soraiban maradt csak 19 közülük - a legtöbb közülük megsérült az incidens gurulás közben. Profil Göttingen volt 606 lamináris áramlás, de akkor is, ha nem volt, akkor valószínűleg nem segített volna, mert szövet bélés a penge volt egy meglehetősen durva alak, és nem tudta pontosan megismételni a profilt. Másrészt, profil NACA 23012 NACA M6 és lamináris rész és Balsa felületén a pengék tartotta a profil alakját, amelyik sokkal jobb teljesítményt pengék.

Annak ellenére, hogy ez az előny, a giroszkóp p.30 kezdődött el kell készíteni 1933-ban az évben, a lapátok használták profillal Göttingen 606 p.30 először helikopter kezdeni ugráló, a melyet megelőzően ietekerésével a pengék fordul félszerese a járatot. Ez azt igényelte, hogy a kések nagyobb torziós merevséggel és kisebb profilvastagsággal rendelkezzenek. Három pengék 11 állandó akkord hüvelyk 37 láb átmérőjű kitöltési tényező adta 0,0472 hogy a felszálló tömege 1900 font (860 kg) terhelés súrolt és 8,6 kg per négyzetméter. mérő. Ez autogyro volt tiszteletreméltó teljesítmény jellemzői még egy kisteljesítményű 140 lóerős civet I. Két emberrel a fedélzetén teljes töltőberendezés volt a maximális sebesség tengerszinten 94 mérföld per óra, a minimális sebesség vízszintes repülésben 32 mérföld per óra, az emelkedési sebesség 1,8 m / sec .

1964-ben meg akartam tervezni a kettős autogyro-t. Ebben az esetben a fő cél az volt, hogy optimalizálják a tervezési paramétereket, hogy jó repülőgépet kapjunk. Ebben az esetben kiemelkedő jelentőségű volt a rotor kifejlesztése, hiszen rájöttem, hogy a kettős gyroplánok ebben az időben csak korlátozott lehetőségekkel rendelkeztek, mert nem rendelkeztek megfelelő rotorral. A gyroplánok korai anyagainak tanulmányozása során megtaláltam a NACA M6 profilt, valamint a NACA 8-N-12 profilt, amelyet sokkal később fejlesztettek ki helikopterek számára. Ezeknek a profiloknak a jellemzői és alakja nagyon hasonló.

Lássuk, mit jelent a Reynolds-szám a gyroplán rotorról. A legtöbb giroplán rotorlapátok egy terminál sebességét körülbelül 160 m / sec, a sebesség a pengetag 75 meg% a span körülbelül 120m / sec. 75% -ot azon megfontolásokból kell figyelembe venni, hogy ezen a sugaron belül a forgószár teljes forgatásához maximális emelési erő keletkezik. Behelyettesítve ezeket a számokat a képlet, egy 9-es penge Reynolds száma R = 1.8h10 6. meghatározása Reynolds száma azért fontos, mert elérése lamináris áramlás a kis R észrevehetően keményebb, mint a magas. Az eredményül kapott Reynolds-szám azt jelzi, hogy lamináris áramlás valósítható meg ezekre a profilokra.

By the way, a korai autogyros a Bensen volt fából készült pengék a profil G2 (10. ábra), által kifejlesztett Igor Bensen. Később fémfuratok alakultak ki, amelyekben a profil alsó felülete sík volt. A görbület csak a profil felső felülete volt, és a hátsó él kissé hajlított felfelé. Mindkét profilt úgy tervezték, hogy illeszkedjen a pengék gyártási technológiájába. A fadarabok túl rugalmasak voltak, problémákat okoztak a stabilitással szemben, és a fémek számos tulajdonsággal rendelkeztek, amelyek rontották jellemzőiket.

Az egyik ilyen tulajdonság a szegecsek használata kerek kalapokkal, amelyek biztosítják a bőröket az extruder pisztolyhoz. Ezeket a szegecseket a penge tetejére és aljára szerelték fel, ami nemcsak az alakváltozással szembeni ellenállást eredményezte, hanem az áramlás zavart is okozott a nagyon hátsó szélnél.

A második lehetőség az volt, hogy a felső bőrre használt alumíniumlemezt hajlított görgőkkel hajlították meg, mint egy régi mosogatószerkezet. Mivel a tekercsek rövidek voltak, a panelek is rövidek voltak. Ezek között a bőrön repedések maradtak, lehetővé téve, hogy a levegő kifelé haladjon a pengék belsejéből a felső bőrön keresztül. Mivel ebben az esetben a nyomásesés meglehetősen nagy, plusz még a centrifugális erők jelenléte is megnöveli, a levegő extrudálása a csúcsra nagyon jelentős volt, és elpusztította a lamináris áramlást. Ennek ellenére a fém pengék sokkal keményebbek voltak, és jelentős javulást eredményeztek a fából készülteknél.

Ezen információk alapján és a szükséges / rendelkezésre álló teljesítmény görbéi alapján a jellemzők kiszámításával kiválasztottam a NACA 8-N-12 profilt a kétüléses Sportsterem számára. Ez volt 1968-ban. Ezt megelőzően Jukka Tervamäki Finnországban választotta a NACA 8-H-12-et az üvegszálas és műanyagból készült pengékkel, alumínium elülső élével *. 1959-ben az autogyro JT-5 számára készült. 1960-ban a JT-5. ez a gyönyörű gyroplán egy olaszországi Vittorio Magni-nek adták el, és MT-5-nek nevezték. Ezt követően az Egyesült Államokban szinte már nem hallott róla.

A "Sportster" az összes fém pengével a NA-28 jól repült, mert a profil kiválasztása helyes volt és - jó munkát végeztem. Annak ellenére, hogy biztosan elfogult vagyok, azt hiszem, hogy a "Sportster", amely 1974-ben repült, még mindig a világ egyik legjobb kétüléses gyroplánja marad. Probléma nélkül felvette két 90 kilogramm utast a levegőbe teljes feltöltéssel.

A McCulloch J-2 autogyro nem tehette ezt, mert a rotor hibás volt, és a söpörkölt fegyver terhelése túl magas volt (14 kg / m 2). És ez annak ellenére, hogy ez egy 210 lyukú Lycoming motor, és a "Sportster" - 130 fős Franklin.

A lamináris áramláshoz fontos, hogy a pengék tiszták legyenek - a szennyeződéstől és a szúnyogoktól a vezető élén. A legtöbb forgószárnyú repülőgép 1000 m alatti tengerszint feletti magasságban repül, ahol éppen élő és repülő bogarak és szúnyogok vannak. Az élvonalbeli maradványaik megsemmisítik a lamináris áramlást az elsőtől a hátsó szélig. Emiatt mindig a rotor lapátját mindig rongygal tisztítom repülés előtt. A legjobb, ha korán reggel repülsz, amíg a bogarak ébrednek.

Azt állították, hogy a lamináris profil ezen a síkon javította a tulajdonságait. Valójában mindent épp ellenkezőleg.

Bár a szárny szegecselt vpota, lamináris, mivel még az olyan apró turbulátorok is, mint az 1 mm-es hibák, megsértették a határréteget, és zavart okoztak az áramlásban.

Ha a lamináris profil áramlik a zavaros áramlással, akkor annak jellemzői rosszabbak lehetnek, mint a nem lamináris profil jellemzői.

Ezenkívül a nagy lamináris profilok (emlékeznek a NACA 23012-re) általában rossz stalling tulajdonságokkal rendelkeznek.

A P-51 szárnya a hegyek felé húzódott, és nem csavarodott. Mivel ezen a szárnyon a csónak a végekből származik, a repülőgép belép a dugóhúzóba, ahonnan nehézségekbe ütközik, mivel kis függőleges farka van. A P-51 nem volt szokatlan veszteség akár 300 m magasságban a visszavonás a bódé. A P-51 D repülőgép RLE figyelmezteti a pilótákat a pilótafutás veszélyeiről ezen a síkon, és az összes P-51 pilóta, akikkel beszéltem, tudja ezt.

1931 és 1935 között az Eastman Jacobs, aki Langley-ban dolgozott a VDT-nél, szisztematikusan kifejlesztette és tesztelte az összes 4 és 5 bites NACA profilt. A NACA 23012 volt a legjobb az alacsony Cx és a magas Su értelemben.

1938-ban felfedezte, hogy ha a profilt visszafordítottuk a patakra, akkor a Cx lényegesen kisebb lesz, néhány esetben majdnem kétszerese a normál áramláshoz képest.

Azt is felfedezte, hogy nagyon nehéz elérni a lamináris áramlást. Amint a háború közeledik, a legtöbb ilyen eredményt osztályozták, és az Edgar Schmud vezette NAA (North American Aviation) zárt projektcsoportja úgy döntött, hogy speciális lamináris profilt használ a P-51-en.

Eredetileg a NACA 23012 profilot kellett volna használni, az új profil a NACA / NAA 45-100 nevet kapta.

Az érkező profil vastagsága 16,4%, a tippeken - 11,5%. Később a Mustang R-51RN repülőgépet megkapta a NACA profil 66.2-18155 (12).

A P-51-et a Focke-Wulf Fw190 repülőgépek elleni küzdelemre tervezték. de nem tudta felülmúlni a tulajdonságait. Amikor a P-51 erősebb motorral szállított, a németek is növelték a motor teljesítményét.

A P-51 és az Fw190 egy másolatát legalább öt reprodukciót terveztem, és meglepte a két repülőgép formájának és formájának hasonlósága. Azonban a Thunder Mustang projekt. amit 1988-ban kezdtem Dan Dennyvel, meggyötört.

Ezen a síkon két embert öltek meg, és eddig senki sem tudja, miért. Alacsony magasságban törtek ki egy csíkot. Ez a Mustangnak ugyanolyan problémái vannak, mint a testvére?

Amint látja, a lamináris profilok fejlesztése nem annyira egyszerű és egyszerű, mint amilyennek látszik, és még a szakemberek is hibákat követnek el. Remélem, érdekes lenne megnézni a rotor profilok fejlődésének történetét, legalább azért, hogy felfedezzék, hogy már sokat tettek már 1923-ban. Nehéz csinálni valami újat, és néha hasznos a múltra nézni. A "Visszatekintés a jövőbe" címet tulajdonképpen ez a rövid cikk címe.

* - Yucca maga nem említi, hogy a pengéi alumíniumból készültek. A Holman esetleg kissé csábította a JT-5-öt, a későbbiekben a 60-as évek második felében. Mb vagyis az ATE-3, a JT-5 elődje. -Prim.perev.