Многолопастный воздушный винт двигателя летательного аппарата
Изобретение относится к авиационной технике, в частности к воздушным винтам, и касается конкретно аэродинамических профилей лопастей и обте.кателей винтов. Целью изобретения является повышение КПД винта и уменьшение аэродинамических потерь при скоростях полета, превышающих числа М 0,65, путем обеспечения безотрывного обтекания винта. Предложенный воздушный винт содержит большое число (более восьми) лопастей 1, выступающих из обтекателя 2, ё (Л С § :: G& ОУ Јь Ы
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
Л РМ
РЕСПУБЛИК (Я)5 В 64 С 11 0С 11 18
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 4203534/23 (22) 22.10.87 (31) 86.14826 (32) 24.10.86 (33) FR (46) 07 02 92. Бюл. и 5 (71) Оффис Насьональ д Этюд э де Решерш Аэроспасьаль О.Н.Э.P.À. (FR) (72) Жан-Марк Ьуске, Ален фобер и Жорж Вэнгю (FR) (53) 629.7.035;г (088.8) (56) Европейская заявка М 0048649, кл. В 64 С 27/46, 1982.
Патент франции Р 2463054, кл. В 64 С 11/18, 1981.
ЯУ„„1711664 А 3
2 (54) ИНОГОЛОПАСТНЫЙ ВОЗДУШНЫЙ ВИНТ
ДВИГАТЕЛЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА (57) Изобретение относится к авиационной технике, в частности к воздушным винтам, и касается конкретно аэродинамических профилей лопастей и обтекателей винтов. Целью изобре- тения является повышение КПД винта и уменьшение аэродинамических потерь при скоростях полета, превышающих числа И = 0,65, путем обеспечения безотрывного обтекания винта. Предложенный воздушный винт содержит большое число (более восьми) лопастей 1, выступающих из обтекателя 2, 1711664 "
4 ченными по предложенным зависимостям, Предложены также толщины профилей лопасти и их распределение по радиу-. су винта, а также конфигурация обте5
/ кателя с конкретными значениями координат точек образующей и зависимостями для их определения. 5 З.п; Ф-лы, 9 ил.
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 аэроди- 20 намических потерь при скоростях поле-. та летательного аппарата, превышающих числа М = 0,65, путем обеспечения беэотрывного обтекания винта.
На фиг.1 представлен многолопаст- 25 ный воздушный винт, общий вил: на
Фиг.2 - положение средней линии лопасти s пространственной системе координат OXYZ; на Фиг.3 - схема предложенной лопасти без закрутки; на фиг.4 - вид и расположение .цилиндрических сечений лопасти на различных радиусах; на фиг.5 - 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.8график изменения относительных хорд лопасти винта; на Фиг.9 - кривая, иллюстрирующая закон закрутки лопасти винта.
Воздушный винт содержит большое число (более восьми) лопастей 1, 4 выступающих иэ 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
O3PIZ (фиг.2), где ось ОХ совпадает с осью вращения; а оси OY u OZ располо55 жены под прямым углом в плоскости вращения винта. Концы каждой лопасти отогнуты от этой плоскости (02 — OY) 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 декартовой системе координат математическими зависимостями и определена конкретными значениями, полуназад, против направления полета.
Для определения положения средней линии F введена в плоскость OZ — 0Y., образующая с осью OY угол Р, Таким образом, к каждой точке М может быть присоединена текущая система координат МХ, NY, МЕ,, полученная иэ основной системы координат ОХ,», 0Y „ 0Z путем переноса начала координат в текущую точку М, что позволяет каждый профиль лопасти определять вплоскос,ти МХ -. NY .
Средняя линия F лопасти винта представляет собой непрерывную плоскую кривую, расположенную в плоскости 0Z — 0Y, образующую с плоскостью вращения винта угол., равный 35-55 (преимущественно 40-50 ), при этом средняя линия F лопасти определена у основания отрицательными значениями координаты Y и положительо ными значениями координаты Z, а на конце лопасти - положительными значениями координаты Y и координаты Z.
Точка с координатой Y!! = О 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 Я, равный 30-50 (преимущественно 35-45 ). Средняя линия F лопасти винта on. ределена в плоскости 0Z — OY уравнением
Y() ® = M + M) (ZlR) + M (ИЮ +
+ М (У1 )э + М (2)В) где 0,05 с М 0,015;
-2< М с -1,0;
1,5 М, (3,0;
Обтекатель 2 выполнен в виде тела вращения сложной геометрической.5000000Е-01
° 625000nE-01 . 75n0n0AE- 01 .8750000Е-ОТ.6781963Е-01
° 7372?42е-01 .7838351Е-01.8205535Е-01 .8494048Е-01 .8719646Е-01 .8895621Е-01 .9033639Е-01
° 9144257Е-01 .9237234Е-01 .9321749Е-01 .9406537Е-01 .9499998Е 0 I .9610265Е-01 .9745259Е-01 .9912732Е-01. 10n00n0E+Ot) . 1125000Е+00.1250000E+00. 13750 ) oE+00
° 15 000 00E+00
° 1625000E+00 .1750ОООЕ+ОО .1875n00E+00 .200000ОЕ+00
° ?1"-5000Е+00
° 225000ОЕ+00
° 2375ОООЕ+00. 25 0 000 ОЕ+00 . 2625 ОООЕ+00. 1 012030Е+00 . 1 03 7544 E+00 .1068558Е+00 .110580ТЕ+00. 2750000E+00
2875000Е+00
Х
0. .1250000Е-01
0„ .3621461Е-01. 5030967Е- t)1 .6п25554Е-01.2500000Е-01
° 375n000E- ol
5 Т 711664 формы, которая обеспечивает локальное замедление потока у комлей лопастей, что позволяет отдалить срывные являения и снизить аэродинамические потери. При этом параметры кривизны меридиональной линии - образующей обтекателя - определены параметрами Х и У, 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; макси-. мальная величина кривизны, привышающая 15, находится впереди в центре на оси вращения обтекателя; далее назад по потоку кривизна образующей обтекателя уменьшается и в сечении
Х = - = 0 05 равна 7; на расстоянии
1)
Х = 0,5-0,7 кривизна, линейно умень-шаясь, достигает значений, близких к нулю; на расстоянии Х = 1., где 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 пото.ком.
Иеридиональная линия - образующая обтекателя - составлена из отрезков кривых со следующими координатами в прямоугольной координатной системе
Х - Y: для 0< Х&0,3
Y = 0,3271995X — 2,422616Х +
2, + 5,697069Х для 0,3 (Х 0,55
Y = 2,996639 — 38,21174Х +
+ 200,4801Х вЂ” 538,7765Х +
+ 794,8556Х4 — 615,5586Хь +
+ 196,3246Х
В результате образующая обтекателя определена такими параметрами:.3000000E+00
3l04167E+00.3208333Е+00
° 3312500E+n0
3416667E+n0
3520833Е+00.3625000Е+00.3729167E+00.3833333E+00
3937500Е+00.4041667Е+00
4145833Е+00
42500P0E+00.4354167E+n0
4458333Е+00
4562500E+00
° 4666667E+00.4770833Е+00
° 48750o0E+0o.115ООСОЕ+00 . 1192282E+0o .1237836E+00 .1284998E+00 .1332382E+00 .1378875Е+00 .1423614Е+ОО .1465950E+o0
15o5422E+00 .1541728E+00 .1574703E+0n .1604294Е+ОО .1630536Е+ОО
° 1653538E+00. .1673461E+00 . 16905 03Е+00 .17 .:4886Е+а О
1716840Е+00 .1726598Е+00
1711664
Ур /К = Мр +М (Е/R) + HZ (Z/R) +
+ М >(Z/R) + М4 (Z/R) .1734383E+00 .! /40401E+OO .1744838Е+ОО .1747857E+00 .1749592Е+00 .1750155Е+00."979167Е+00 .5083333Е+ОО .5187500E+00 .5291667E+00 ,5395833E+00 .5500000Е+00 где 0,05 а Мд «ñ <0,0!5;
0,1 (М а0,2;
-2 М -1,0;
1,5 с М, <3,0;
-1,0 (Ма Ы -0,5 °
3. Винт по п.1, о т л и ч а ю
ul и и с я тем, что контуры его обтекателя выполнены B виде тела вращейия 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, определяемой координатой Х = - = 0,05, где x - растоян ие между первой точкой на оси бтекателя и рассматриваемым сеченим, а D — диаметр винта, она равна 7; а расстоянии Х = 0 5-С,7 кривизна, инейно уменьшаясь, достигает значеий, близких к нулю; на расстоянии — где L — расстояние от первой ередней точки на оси обтекателя до лоскости расположения лопастей, ривизна медленно уменьшается, достиая минимального значения (-3)-(-5), на конце -обтекателя у задней кроми она снова приближается к нулю.
Винт по п.3, о т л и ч а юи и с я тем, что меридиональная ииия - образующая обтекателя — сосавлена из отрезков кривых со слеующими координатами в прямоугольной координатной системе X - -Y, где Х = х — ° Т » °
И .D
20
1. Многолопастный воздушный. винт о двигателя летательного аппарата, аклю-.
25 е чающий лопасти сложной аэродинамичесH кой формы с отогнутыми назад по отл ношению к направлению вращения концан ми и обтекатель с радиальными отверстиями для размещения комлей лопастсй, 30 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- 35 ния винта, средняя линия лопастей
Ц представляет собой непрерывную плос. л кую кривую, расположенную в плоскости т
OZ — OY образующей с плоскостью вращения винта угол 35-55 (преимущесто 0 венно 40-50 ), причем средняя линия лопасти определена у ее основания отрицательными значениями координаты
Уо и положи ельными значениями координаты Z, а на конце лопасти эта ли- 45 ния определена положительными значениями координат Y и положительными. значениями координат Z, при этом точка с координатой Y = О определена значениями координат Z, составля- 50 ющими (0,75-0,85)R, где R — радиус винта, а касательная к этой кривой на конце лопасти образует с осью OZ угол 30-50О (преимущественно 35-45 ).
2. Винт по п.1, о т л и,ч а юшийся тем, что средняя линия его . лопастей определена в плоскости OZ-OY уравнением для
5. Винт по п.3, о т л и ч а ю— шийся тем, что меридиональная линия - образующая обтекателя - определена, следующими параметрами:
Лопасти предложенного винта образованы следующими профилями: на расстоянии Я,ÇR от оси вращения относительная толщина е/С = 133, на расстоянии 0,5К е/С = 9В; на расстоянии
0,7R e/Ñ = 61; на расстоянии 0,9К е/С = 3,5Ф; при этом профиль с толщиной е/С = 133 плавно преобразован в комель лопасти . формула изобретения
0 c Х с0,3
",3271995X - 2,422616X + (2
5,697 069Х;
0,3а X 0,55
2,996639 - 38,21174Х +
2nn,48О1Х - 538,7765Х 9 +
794,8556X - 615,5586X ь +
t 96,3246Х 6;
1711664.3416667Е+00
° 3520833Е+00
° 3625000Е+О:l
° 1332382E+0O
1378875Е+00
° 1423614E+00
° 146595CE+00
° 1505422Е+00
° 1541728Е+ОО
° 15 74703 E+00.I604294E+00.1630536Е+00
1653538E+00
° 1673461 Е+О О
О. . 125000ОЕ-01.2500000Е-01 .3750ОООЕ-01
3729167E+00
3833333Е+ОО
° 500Î000E-01
° 6250000Е- 01.3937500E+00 .4Î41667E+On
4145833F+00 .42500ООЕ+ОО .4354167E+00 .4458333E+00
10. 7500000E- 01 .8750000Е-01.1000000E+00 .1125000E+00
15. 175000OE+00 . 137500 OE+0O . 1500000E+00 .1625000Е+00. 4875 ) ROE+00
25 .4979167E+00 .5083333E+00.1726598E+00 .I734383E+On .1740401Е+ОО.1750000Е+00 .1875000Е+00.2000000E+00 .21?5000Е+00 .7750000E+00 .2375000Е+00 .2500000Е+00 .26250O0E+00.5500000E+00. 1 750155Е+00,275000ОЕ+00
,2875000Е+00.115СCOOE+00 .1192282Е+00 ..1237836E+0O .1284998E+00.3000000E+O0 .3104!67Е+00 .3208333Е+00 .3317500E+00
О..3621461Е-ОI.5030967Е-0I.6025554Е-01.678i963E-ОI.7372742Е-01.7838351Е-01.8205535Е"01.8494048Е-01.8719646Е-01
° 8895621E-01.9033639Е-01.9144257Е-0 1
9237234Е-Ol
9321749Е-Îl.
° 9406537Е-01.9499998Е-01.9610265Е-01
° 9745759Е-01.9912732Е-01
I012C3AE+00 1037544Е+00.1068558Е+00
11O5801E+00
;4562500E+00, .1690503Е+ОО .4666667E+0Î .1704886E+00 .4770833E+00 .1716840E+00.5187500E+C0 .1744838E+00.5291667E+00 .1747857E+00
° 5395833Е+00 .1749592Е+00
6. Винт по п.1 или 2, отличающийся тем, что лопасти его образованы следующими профилями: на расстоянии 0,3R от оси вращения относительная толщина е/С = 13ф т на расстоянии 0,5R е/С. = 9Ж; на расстоянии 0,7R е/С = 63; на рас40 стоянии 0,9R e/C = 3,5%, при этом профиль с толщиной е/С = 13ь плавно преобразован в комель лопасти.
1711664
Фиг.3
1711664
0,2
1711664
0,5
Фиг,9
Составитель В. Резник
Редактор И. Шмакова Техред А.Кравчук КсрректорИ. Самборская
Заказ 350 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Иоскна, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101