Chương 4 KHẢO SÁT CÁC ĐẶC TÍNH VÀ CÔNG SUẤT YÊU CẦU TRÊN
4.3. Khảo sát chế độ bay bằng của cánh quay trực thăng ba khớp
4.3.2. Các đặc tính cản và công suất yêu cầu
Hình 4.14 đƣa ra một số đồ thị hội tụ mô men cản trên trục quay với các cặp tham số đầu vào khác nhau về vận tốc bay và góc sải chung ở chế độ bay bằng.
Hình 4.14 Hội tụ mô men cản trên trục quay ở chế độ bay bằng
Tương tự như chế độ bay treo, với số lượng bước tính toán thực hiện chương trình, mô men cản trên trục ở chế độ bay bằng chưa hội tụ về một giá trị xác định trong các vòng quay đầu tiên. Các đồ thị hội tụ cho thấy sự dao động của mô men cản. Chu kỳ dao động mô men cản với các chế độ bay cao hơn (góc lắp và vận tốc bay lớn hơn) ngắn hơn so với ở các chế độ bay thấp hơn. Biên độ dao động mô men cản ở góc sải chung 0 9o và vận tốc bay
230 /
U km h nhỏ hơn so với các chế độ bay thấp hơn. Trên các đồ thị hội tụ mô men cản với các chế độ bay cao (0 9o,U 230km h/ và
0 7o
,U 160km h/ ) xuất hiện các điểm nhảy vọt, tại đó mô men cản trên trục giảm đột ngột sau đó nhảy lên giá trị cao hơn so với trước khi giảm.
Giống nhƣ ở chế độ bay treo, sự dao động và các điểm nhảy vọt mô men cản đƣợc giải thích do sự phụ thuộc của mô men cản vào góc lắc các lá cánh và sự giới hạn cơ khí của góc lắc. Các đồ thị hội tụ góc lắc tương ứng với các chế độ bay trên đƣa ra trong các Hình 4.15, 4.16, 4.17 và 4.18.
Hình 4.15 Hội tụ góc lắc các lá cánh chế độ bay bằng 0 3o, U 20km h/
Hình 4.16 Hội tụ góc lắc các lá cánh chế độ bay bằng 0 5o, U 120km h/
Hình 4.17 Hội tụ góc lắc các lá cánh chế độ bay bằng 0 7o, U 160km h/
Hình 4.18 Hội tụ góc lắc các lá cánh chế độ bay bằng 0 9o, U 230km h/ Chu kỳ hội tụ góc lắc cho thấy ở chế độ làm việc càng cao (góc sải chung và vận tốc bay lớn) chu kỳ dao động lắc càng nhỏ và biên độ càng lớn. Sự biến thiên tương tự đối với mô men cản quay trên trục. Tuy nhiên với chế độ làm việc cao nhất đƣợc khảo sát (0 9o,U 230km h/ ), chu kỳ lắc vẫn ngắn nhất nhƣng với biên độ nhỏ khi các lá cánh nhanh chóng chạm mấu giới hạn góc lắc (hình 4.18), tức là sự giới hạn cơ khí của góc lắc có tác dụng giới hạn biên độ dao động của mô men cản quay. Nhƣ đã phân tích ở chế độ bay treo, khi các lá cánh bị ép, không rời khỏi mấu giới hạn góc lắc, mô men cản nhanh chóng hội tụ về một giá trị xác định là giá trị lớn nhất của nó.
Sau khi chạm mấu giới hạn các lá cánh lắc ngƣợc trở lại, tiến về phía trước. Tại các thời điểm lá cánh chạm mấu giới hạn trong đồ thị hội tụ góc lắc, đồ thị mô men cản quay xuất hiện các điểm nhảy vọt (hình 4.14) giống nhƣ ở chế độ bay treo. Tuy nhiên ở chế độ bay bằng, các lá cánh không đồng thời chạm mấu giới hạn nên giá trị bước nhảy của mô men cản quay không lớn như ở chế độ bay treo. Có đủ 5 điểm nhảy vọt tương ứng với 5 thời điểm lần lƣợt các lá cánh chạm mấu giới hạn. Các điểm nhảy vọt đều nằm trên phần đồ thị khi mô men cản quay đang tăng lên tương ứng với giai đoạn lá cánh đang lùi lại. Khi đó tổng hợp lực cản khí động và quán tính gây lắc lùi lá cánh lớn hơn tổng hợp lực của lực ly tâm và các lực khác kéo lá cánh về vị trí cân bằng. Sự va chạm làm triệt tiêu quán tính lắc lùi, tổng hợp lực ly tâm và các lực khác kéo lá cánh về vị trí cân bằng lớn hơn lực cản khí động tạo ra gia tốc lắc lá cánh tiến về trước.
Đồ thị hội tụ góc lắc chế độ bay bằng 0 9o,U 230km h/ (hình 4.18) cho thấy ở đoạn góc quay từ 290o đến 410o có 3 lá cánh sau khi chạm mấu giới hạn không lập lức lắc ngƣợc trở lại mà ép vào mấu giới hạn qua một số góc quay tiếp theo (khoảng 70o) sau đó mới tách khỏi và lắc tiến về trước.
Tương ứng với giai đoạn này đồ thị mô men cản quay (hình 4.14, chế độ
0 9o
,U 230km h/ ) có bước nhảy lớn nhất, mô men cản quay có giá trị cực đại. Các thời điểm lá cánh chạm mấu giới hạn góc lắc đều là khi các lá cánh nằm ở góc phương vị từ 180o đến 360o, tức là nằm ở nửa cánh quay lá cánh tiến so với hướng bay, vận tốc tương đối của dòng khí so với lá cánh tăng do cộng thêm vận tốc bay, lực cản khí động tăng làm lá cánh lùi sâu hơn.
Sử dụng các số liệu tính toán (Phụ lục 2) xây dựng các đặc tính mô men cản quay trên trục (Hình 4.19), đặc tính công suất yêu cầu (Hình 4.20) cho một số các chế độ bay bằng. Trong đó mô men cản quay, công suất yêu cầu ở mỗi chế độ đƣợc lấy trung bình trong chu kỳ dao động cuối cùng tính toán đƣợc (Bảng 4.3, Bảng 4.4). Các đặc tính công suất cản hay công suất yêu cầu trên trục được đưa ra trên Hình 4.20, trong đó có đường công suất cấp lớn nhất của hai động cơ.
Bảng 4.3 Mô men cản quay trên trục chế độ bay bằng ( / )
U km h Myoct(Nm)
0 3o
0 5o 0 7o 0 9o
20 -38334 -44940 -52011 -61512
40 -38794 -45758 -52501 -63879
60 -40829 -48906 -53956 -65212
80 -44382 -49609 -54737 -67618
100 -45597 -50972 -56075 -68150
120 -46902 -51904 -57352 -72662
140 -48049 -52878 -59025 -75484
160 -49578 -53006 -60893 -76064
180 -50499 -53135 -62310 -77505
200 -50822 -54453 -62069 -77012
220 -51199 -55468 -66575 -78323
230 -51914 -56159 -68565 -78777
Bảng 4.4 Công suất yêu cầu chế độ bay bằng ( / )
U km h Poct(HP)
0 3o
0 5o 0 7o 0 9o
20 1033 1211 1402 1658
40 1045 1233 1415 1721
60 1100 1318 1454 1757
80 1196 1337 1475 1822
100 1229 1374 1511 1837
120 1264 1399 1546 1958
140 1295 1425 1591 2034
160 1336 1428 1641 2050
180 1361 1432 1679 2089
200 1370 1467 1673 2075
220 1380 1495 1794 2111
230 1399 1513 1848 2123
Hình 4.19 Các đặc tính mô men cản trên trục ở chế độ bay bằng
Hình 4.20 Các đặc tính công suất cản trên trục ở chế độ bay bằng
Đặc tính mô men cản quay ở các chế độ bay bằng cho thấy mô men cản quay tăng khi tăng vận tốc bay với mỗi góc sải chung nhất định. Với cùng một vận tốc bay bằng, công suất cản quay tăng khi tăng góc sải chung. Các đặc tính công suất yêu cầu tương ứng cho thấy công suất cản trên trục quay ở các chế độ bay bằng đƣợc tính toán đều nhỏ hơn công suất lớn nhất có thể cấp bởi hai động cơ. Nhƣ vậy, nghĩa là với các tham số bay bằng đƣa ra trong tài liệu kỹ thuật của đối tƣợng, các kết quả tính toán về công suất yêu cầu trên trục của cánh quay hoàn toàn đƣợc đáp ứng bởi công suất cấp của hệ thống động lực trang bị cho đối tƣợng.