МЕТОДЫ БОРЬБЫ С ШУМОМ И ВИБРАЦИЕЙ ЗА СЧЁТ ИЗМЕНЕНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ФОРМЫ ЛОПАСТИ

METHODS OF COMBATING NOISE AND VIBRATION BY CHANGING THE AERODYNAMIC SHAPE OF THE BLADE

Mansur Kirghizbayev

Student, St. Petersburg State University Civil Aviation named after A.A. Novikov – SPbGUGA., Russia, St. Petersburg

Vasily Kolesnikov

Student, St. Petersburg State University Civil Aviation named after A.A. Novikov – SPbGUGA., Russia, St. Petersburg

Аннотация. Как показала практика применения законцовок на крыльях самолётов увеличивают экономичность воздушных судов, что немаловажный показатель для коммерческой авиации. В данной работе мы рассмотрим, как в вертолётной индустрии решили проблему с обтеканием воздушного потока.

Abstract. As practice has shown, the use of wingtips on aircraft wings increases the efficiency of aircraft, which is an important indicator for commercial aviation. In this paper, we will look at how the helicopter industry solved the problem with airflow flow.

Ключевые слова: лопасти; вибрации; шум; вертолёт; аэродинамическая форма.

Keywords: blades; vibrations; noise; helicopter; aerodynamic shape.

Чтобы снизить индуктивное сопротивление лопасти за счет оптимизации обтекания законцовки, законцовку снабжают специально профилированными поверхностями как по хорде, так и по размаху. Это достигается установкой поверхностей, профили которых имеют средние линии выпуклостями, направленными вниз, т.е. средние линии профилей расположены ниже линий хорд. Созданная поверхность законцовки при обтекании ее потоком создает отрицательную подъемную силу на конце лопасти. Этим достигается ослабление концевого вихря и снижение срывных явлений потока в районе законцовки. Кроме того, как следует из эпюры распределения давления вдоль лопасти, наличие зоны с отрицательной подъемной силой на конце лопасти приводит к смещению равнодействующей подъемной силы лопасти к корню лопасти (комлю). Таким образом имеет место снижение изгибающего момента, т.е. улучшение прочностных характеристик или повышение грузоподъемности (высотности). Экспериментальное и математическое моделирование обтекания законцовки показывает наличие кабрирующего момента в зоне законцовки, что необходимо для снижения тряски в системе управления. Математическое моделирование показало также возможность существенного повышения скорости обтекания концов лопасти без значительного увеличения интенсивности скачков уплотнения.

Рассмотрим технологию: Blue Edge от Airbus Helicopters

Blue Edge - это усовершенствованная конструкция лопасти несущего винта, которые имеют загнутые в форме хоккейной клюшки законцовки и позволяет сократить уровень шума и повысить характеристики вертолёта. Испытания проводились на вертолете Airbus Helicopters EC155.

H160 является первым серийным винтокрылом, оснащенным технологией Blue Edge, лопасть показана на рисунке 1. Его лопасти ротора имеют форму двойной стреловидности, которая снижает генерацию шума при взаимодействиях лопасти и вихря (BVI), явления, которое происходит, когда лопасть сталкивается с вихрем, созданным на ее вершине, в результате чего возникает 3–4 Снижение уровня шума и повышение полезной нагрузки на 100 кг (220 фунтов) по сравнению с масштабированным эквивалентом Eurocopter AS365 Dauphin

Несущий винт с пятью композитными лопастями Blue Edge позволяет снизить шумность на 3-4 дБ по сравнению с ЕС155. Данная технология разрабатывается с 2007 года, но впервые реализована на продуктах Airbus. Кроме того, такие лопасти улучшают грузоподъемность вертолета на 100 кг по сравнению с обычными композитными. Вместо втулки несущего винта Starflex использована система со сферическим обтекателем Spheriflex, выполненная из композитов с добавлением термопластичной смолы. На рисунке 2 наглядное представление работы системы.

Рисунок 1. Лопасть по технологии Blue Edge

Рисунок 2. Сравнение взаимодействия лопастей с воздушным потоком

Также применяется технология Blade Pulse, на лопастях используются подвижные щитки. Она автоматически отслеживает соосность лопастей на всем протяжении полета и значительно снижает уровень вибраций в кабине. На рисунках 3-4 показана данная технология.

Рисунок 3. Раздельные секции для управления лопастью

Рисунок 4. Общий вид на лопасть

Рисунок 5. Реализация технологии Blade Pulse