Вертолёт 2000 04

– установка эластомерных подшипников во втулки несущего и рулевого винтов;
– модернизация главного редуктора для обеспечения работы при более высоких значениях мощности;
– установка убирающегося шасси;
– модернизация или полная замена радио-, электронного, электрического и гидравлического оборудования.
Проведение модификации вертолета по указанным направлениям позволяет надеяться на получение следующих результатов:
– увеличится мощность двигателей и снизится удельный расход топлива;
– повысится аэродинамическое качество несущего винта и всего вертолета;
– улучшится весовая отдача вертолета;
– улучшатся эксплуатационные качества и сроки службы основных агрегатов и систем.
Усовершенствование двигателей
Для достижения требуемых характеристик висения на высоте 1219 м с обеспечением вертикальной скороподъемности 2,54 м/с необходимо, как показывают расчеты, увеличить мощность каждого из двигателей на указанной высоте и в условиях MCA+200 до уровня 12000 л.с.
Это означает, что в стандартных условиях такой двигатель должен развивать мощность приблизительно 14800 л.с. Однако это номинальное значение, так как такая мощность не будет востребованной при принятых значениях взлетной массы и статического потолка. Возможно, в особых случаях такая мощность будет принята в качестве чрезвычайной для однодвигательного полета при отказе одного из двигателей. Во всех приведенных ниже расчетах принято, что максимальная мощность каждого двигателя ограничивается крутящим моментом, соответствующим 12000 л.с.
Одной из сложных проблем, решаемых конструктором вертолета, является изыскание оптимального двигателя для разрабатываемого проекта. При разработке Ми-26 удалось создать двигатель для вертолета путем использования газогенератора самолетного двухконтурного двигателя. Это позволило существенно снизить расходы на разработку нового двигателя и значительно сократить сроки его создания без ущерба для тактико-технических характеристик. Такой же подход может быть осуществлен при изучении возможных вариантов модернизации.
Анализ характеристик двигателей Д-27 {для транспортного Ан-70), Д-436 (для пассажирского Ту-334) и РД-33 (для истребителя МиГ-29) показал, что создание двигателя с требуемым уровнем мощности – задача реально осуществимая. Срок создания вертолетной модификации может составить от полутора до трех лет. Лучший из перечисленных выше двигателей (на базе двигателя Д-27) может иметь удельный расход топлива 165 г/л.с. ч на максимальном взлетном режиме.
Поэтому изложенные ниже результаты были рассчитаны для гипотетического будущего двигателя, способного в стандартных условиях на высоте Н=0 развить максимальную взлетную мощность 14800 л.с. при удельном расходе топлива 165 г/л.с. ч. В расчетах принято, что на высоте 1219 м при температуре, на 20° превышающей стандартную, мощность двигателя будет равна 12000 л.с. Двигатель будет оборудован измерителем крутящего момента, ограничивающим пропускаемую в трансмиссию мощность до 12000 л.с. (рис. 1).
Следует отметить, что если бы можно было ограничиться режимом висения вне зоны влияния земли на заданной высоте и при заданной температуре и не совершать набор высоты со скоростью 2,54 м/с, то требуемые мощности были бы меньше. В стандартных условиях вместо 14800 потребовалось бы только 14050 л.с., и на высоте 1219 м при повышенной температуре (MCA +20) вместо 12000 потребовалось бы 11400 л.с.
Повышение аэродинамического качества
Повышение аэродинамического качества может стать существенным фактором в улучшении летно-технических характеристик модернизируемого вертолета. Эта цель может быть достигнута при реализации описанных ниже мер.
Совершенствование несущего винта вертолета может осуществляться за счет применения новых оптимизированных аэродинамических профилей. Последние разработки ЦАГИ позволяют рассчитывать на существенное продвижение в этой области.
Компоновка существующей лопасти несущего винта закладывалась в первой половине семидесятых годов. С тех пор были получены новые результаты исследований по оптимизации формы концевых частей лопасти, а также угла отгиба законцовки лопасти вниз.
Наконец, увеличение геометрической крутки лопасти, применение наплыва и не прямоугольной формы лопасти в плане дают дополнительные возможности для увеличения аэродинамического качества несущего винта.
Проведение всех вышеперечисленных мероприятий может реально увеличить на 3% относительный КПД несущего винта на режиме висения и поднять его максимальное аэродинамическое качество в поступательном полете на 10%.
Для увеличения аэродинамического качества всего вертолета необходимо также провести комплекс работ по снижению сопротивления не несущих элементов конструкции вертолета и уменьшению сопротивления, вызываемого интерференцией между отдельными элементами конструкции.
В частности, целесообразно сделать шасси убирающимся, провести работы по снижению сопротивления втулок несущего и рулевого винтов, улучшить обтекание в зоне между несущим винтом и фюзеляжем, рассмотреть возможность применения отсоса пограничного слоя или выдува воздуха для дополнительного снижения лобового сопротивления.
На рис. 2 представлены результаты, ожидаемые от реализации мероприятий по повышению аэродинамического качества вертолета.
Рис.1. Изменение мощности гипотетического двигателя по высоте для стандартных условмй и для температуры, на 20 * С превышающей стандартну></emphasis>
Рис.2. Аэродинамическое качество несущего винта и вертолета до и после модернизации
Улучшение весовой отдачи
Предполагаемая глубокая модернизация вертолета дает определенный шанс на улучшение весовой отдачи.
Накопленный опыт практической эксплуатации и работы, выполненные для обеспечения требований сертификационного базиса, позволяют рассчитывать на снижение веса определенных элементов конструкции. Создание ряда новых агрегатов, таких, как лопасти несущего винта, убирающееся шасси, а также модернизация главного редуктора делают предположения об улучшении весовой отдачи обоснованными и реально осуществимыми.
Замена электрического, электронного, радиотехнического, гидравлического, погрузочно-разгрузочного и связного оборудования, созданного еще в 70-е годы, также позволяет рассчитывать на снижение массы пустой машины.
Для дальнейших исследований мы примем, что, несмотря на некоторое увеличение массы, связанное с увеличением полетной массы и передаваемой мощности, масса пустого снаряженного вертолета в результате всех изменений и с учетом обязательного оснащения новыми, главным образом электронными системами уменьшится на 500 кг и составит 28870 кг вместо 29370.
Дальнейшая углубленная работа, если она будет проведена, покажет более точный размер такого выигрыша.
Таблица 1
 
 
Условия вылета
 
Статический потолок, м
 
 
 
МСА + 20°С + 2,54 м/с, БВЗ
 
1219
 
 
 
МСА + 20°, БВЗ
 
1558
 
 
 
MCA, БВЗ
 
1868
 
 
 
МСА + 20°С, СВЗ
 
2885
 
 
 
МСА, СВЗ
 
3196