А.Д. ОБУХОВСКИЙ
АЭРОДИНАМИКА
ВОЗДУШНОГО ВИНТА
Утверждено
Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
НОВОСИБИРСК
2009
УДК 533.662(075.8)
О-266
Рецензенты: д-р техн. наук, проф. <...> ISBN 978-5-7782-1314-2
Рассмотрены основные понятия аэродинамики воздушного винта и
кратко изложены теории изолированного элемента лопасти, идеальных
пропеллера и винта, теории Сабинина–Юрьева и Жуковского. <...> Даны рекомендации по
подбору винта к летательному аппарату и по его компоновке. <...> Кратко изложены основы теории изолированного элемента лопасти, идеальных пропеллера и винта,
теории Сабинина–Юрьева и Жуковского. <...> ВОЗДУШНЫЙ ВИНТ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ
НА ЛЕТАТЕЛЬНОМ АППАРАТЕ. <...> ВИДЫ ВОЗДУШНЫХ ВИНТОВ
Воздушный винт – это лопастной движитель, приводимый во
вращение двигателем и предназначенный для получения тяги P. <...> Лопасть – основная рабочая часть винта, создающая тягу при его
вращении. <...> При вращении винта лопасть, представляющая собой закрученное
крыло, отбрасывает за плоскость вращения некоторую массу воздуха. <...> Воздушный винт был единственным типом движителя для самолетов до тех пор, пока не появились безвинтовые турбореактивные двигатели (ТРД) и турбореактивные двухконтурные двигатели (ТРДД). <...> Для повышения их КПД на относительно больших
дозвуковых числах Маха (М п = 0,7…0,8) и снижения уровня шума в
4
настоящее время предлагают увеличивать число, ширину и угол саблевидности лопастей, применять тонкие суперкритические профили и
уменьшать на 30…40 % диаметр винта. <...> Зависимости КПД СУ
от числа Маха
На самолетах, предназначенных для полета на небольших числах
Маха (Мп 0,6), по-прежнему основным типом движителя остается
обычный воздушный винт, так как он обладает наибольшим КПД даже
по сравнению с винтовентилятором. <...> Основные из них
следующие:
дозвуковые, околозвуковые и сверхзвуковые винты – отличаются соответствующими местными скоростями обтекания большинства элементов лопасти;
винт неизменяемого шага <...>
Аэродинамика_воздушного_винта.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
А.Д. ОБУХОВСКИЙ
АЭРОДИНАМИКА
ВОЗДУШНОГО ВИНТА
Утверждено
Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
НОВОСИБИРСК
2009
Стр.1
УДК 533.662(075.8)
О-266
Рецензенты: д-р техн. наук, проф. Подружин Е.Г.,
д-р техн. наук, проф. Саленко С.Д.
Работа подготовлена на кафедре АГД
для студентов IV курса ФЛА
направления «Авиа- и ракетостроение»
Обуховский А.Д.
О-266 Аэродинамика воздушного винта : учеб. пособие / А.Д. Обуховский.
– Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2009. – 80 с.
ISBN 978-5-7782-1314-2
Рассмотрены основные понятия аэродинамики воздушного винта и
кратко изложены теории изолированного элемента лопасти, идеальных
пропеллера и винта, теории Сабинина–Юрьева и Жуковского. Описаны
экспериментальные методы исследований. Даны рекомендации по
подбору винта к летательному аппарату и по его компоновке. В приложении
содержатся необходимые методические материалы для лабораторной
работы «Экспериментальное определение характеристик
воздушных винтов».
Учебное пособие предназначено для студентов IV курса факультета
летательных аппаратов направления «Авиа- и ракетостроение», изучающих
курс «Гидроаэродинамика лопаточных машин и воздушных
винтов». Кроме того, оно может быть полезно при курсовом и дипломном
проектировании.
УДК 533.662(075.8)
ISBN 978-5-7782-1314-2
2
© Обуховский А.Д., 2009
© Новосибирский государственный
технический университет, 2009
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .........................................................................................................
ГЛАВА 1. Общие сведения о винтах .......................................................
1.1. Воздушный винт и его применение на летательном аппарате.
Виды воздушных винтов ....................................................
1.2. Геометрические параметры винта ..........................................
1.3. Картина обтекания и кинематические характеристики воздушного
винта .........................................................................
ГЛАВА 2. Теория изолированного элемента лопасти...........................
2.1. Характерные скорости и силы, действующие на элемент ...
2.2. Понятие об аэродинамических характеристиках винта ........
2.3. Коэффициент полезного действия винта ...............................
ГЛАВА 3. Аэродинамические характеристики винтов .......................
3.1. Экспериментальные методы исследований винтов ..............
3.2. Нормальные характеристики и режимы работы винта .........
3.3. Подбор винта к самолету .........................................................
3.4. Энергетическое качество воздушного винта .........................
3.5. Влияние сжимаемости воздуха на работу винта ...................
ГЛАВА 4. Элементарные теории струи винта ......................................
4.1. Теория идеального пропеллера ...............................................
4.2. Коэффициент нагрузки пропеллера ........................................
4.3. Идеальный КПД как функция мощности, скорости и диаметра
.........................................................................................
4.4. Теория идеального винта .........................................................
4.5. Коэффициент полезного действия идеального винта ...........
4.6. Скорости в струе идеального винта ........................................
4.7. Идеальный винт, работающий на месте ................................
4.8. Общие замечания по теориям идеального пропеллера и
винта .........................................................................................
78
3
4
4
6
8
11
11
14
15
17
17
19
20
22
25
26
26
29
31
34
37
39
41
42
Стр.78
ГЛАВА 5. Теория винта Сабинина–Юрьева .........................................
5.1. Уравнение связи .......................................................................
5.2. Поверочный расчет винта .......................................................
ГЛАВА 6. Вихревая теория винта Н.Е. Жуковского ............................
6.1. Вихревая схема винта Н.Е. Жуковского.................................
6.2. Скорости в струе винта ............................................................
6.3. Скоростной многоугольник и силы, действующие на элемент
винта ................................................................................
6.4. Коэффициент полезного действия сечения винта .................
6.5. Основные формулы вихревой теории винта, записанные в
безразмерных обозначениях ...................................................
6.6. Сила тяги, мощность и КПД винта Н.Е. Жуковского ...........
ГЛАВА 7. Расчет винтов по вихревой теории .......................................
7.1. Подбор циркуляции скорости винта НЕЖ .............................
7.2. Компоновка винта НЕЖ ..........................................................
7.3. Поверочный расчет винта ........................................................
7.4. Понятие о наивыгоднейшем винте .........................................
Библиографический список ..........................................................................
Приложение ....................................................................................................
43
43
46
48
48
50
54
56
57
59
61
61
63
64
67
70
71
79
Стр.79