Теоретичне дослідження аеродинамічної незрівноваженості лопаті повітряного гвинта, та коригувальних мас для її балансування
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.238289Ключові слова:
повітряний гвинт, лопать, аеродинамічна неврівноваженість, неврівноваженість мас, аеродинамічне балансування, балансування коригуванням масАнотація
Теоретично досліджена аеродинамічна незрівноваженість лопаті повітряного гвинта, та коригувальні маси для її балансування.
Встановлено, що аеродинамічні сили, що діють на лопать повітряного гвинта можуть бути збалансовані коригуванням мас. Це справедливо і у випадку стисливого повітря (газу), за умови, що лопаті обтикаються ламінарним потоком. Це дозволяє застосовувати для вивчення аеродинамічних сил, що діють на лопать повітряного гвинта методів балансування роторів.
Повернута лопать створює переважно моментну аеродинамічну незрівноваженість через підйомну силу. Значно менша статична складова аеродинамічної незрівноваженості створюється силою лобового опору, що діє на лопать. Коригувальна маса, розташована у площині гвинта балансує як статичну, так і моментну складові аеродинамічної незрівноваженості у своєї площині корекції. Друга коригувальна маса (наприклад, на хвостовику електродвигуна) балансує моментну складову аеродинамічної незрівноваженості у своєї площині корекції.
Розрахунки спрощує припущення, що рівнодійна аеродинамічних сил перпендикулярна до хорди лопаті. Для наближених розрахунків можна використовувати інформацію про наближене місце розташування центру тиску.
Аеродинамічні сили, що діють на лопать можуть бути визначені по коригувальним масам для їх балансування. Точність визначення аеродинамічних сил може бути підвищена шляхом заміру підйомної сили.
Обчислювальний експеримент підтверджує сформульовані вище теоретичні результати. Експеримент додатково доводить можливість застосування розробленої теорії для гвинтів, чия швидкість обертання змінюється зі зміною кутів встановлення лопатей.
Одержані результати можуть бути застосовані як для розробки методів балансування повітряних гвинтів, так і для розробки методів дослідження аеродинамічних сил, що діють на лопать
Посилання
- Best, S. (1945). Propeller Balancing Problems. SAE Transactions, 53, 648–659. Available at: http://www.jstor.org/stable/44467824
- Kuantama, E., Moldovan, O. G., Ţarcă, I., Vesselényi, T., Ţarcă, R. (2019). Analysis of quadcopter propeller vibration based on laser vibrometer. Journal of Low Frequency Noise, Vibration and Active Control, 40 (1), 239–251. doi: https://doi.org/10.1177/1461348419866292
- Korneev, N. V. (2008). Aerodinamicheskiy disbalans turboagregatov i algoritmy ego prognozirovaniya. Mashinostroitel', 10, 24–27.
- Korneev, N. V., Polyakova, E. V. (2014). Raschet aerodinamicheskogo disbalansa rotora turbokompressora DVS. Avtomobil'naya promyshlennost', 8, 13–16.
- Yatsun, V. V. (2009). Matematychna model zrivnovazhennia kulovymy avtobalansyramy krylchatky osovoho ventyliatora. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 9, 11–18.
- Idel'son, A. M. (2003). Modelirovanie aerodinamicheskogo disbalansa na lopatkah ventilyatora. Problemy i perspektivy razvitiya dvigatelestroeniya: Trudy mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii. Ser. "Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo aerokosmicheskogo universiteta imeni akademika S.P. Koroleva" Samarskiy gosudarstvenniy aerokosmicheskiy universitet imeni akademika S.P. Koroleva. Samara, 180–185.
- Idelson, A. M., Kuptsov, A. I. (2006). Elastic deformation of fan blades as a factor, influencing the gas-dynamic unbalance. Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo aerokosmicheskogo universiteta im. akademika S.P. Koroleva (natsional'nogo issledovatel'skogo universiteta), 2-1 (10), 234–238.
- Almazo, D., Rodríguez, C., Toledo, M. (2013). Selection and Design of an Axial Flow Fan. World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Aerospace and Mechanical Engineering, 7 (5), 923–926.
- Liu, Z., Han, B., Yeming, L., Yeming, L. (2017). Application of the objective optimization algorithm in parametric design of impeller blade. Journal of Tianjin University (Science and Technology), 50 (1), 19–27. doi: http://doi.org/10.11784/tdxbz201508001
- Yang, X., Wu, C., Wen, H., Zhang, L. (2017). Numerical simulation and experimental research on the aerodynamic performance of large marine axial flow fan with a perforated blade. Journal of Low Frequency Noise, Vibration and Active Control, 37 (3), 410–421. doi: https://doi.org/10.1177/0263092317714697
- Suvorov, L. M. (2009). Pat. No. 2419773 RU. Sposob nizkooborotnoy balansirovki massy i aerodinamiki vysokooborotnogo lopatochnogo rotora. MPK G01M 1/00 (2006.01). No. 2009109011/28; declareted: 11.03.2009; published: 27.05.2011, Bul. No. 15.
- DeSmidt, H. A. (2010). Automatic Balancing of Bladed-Disk/Shaft System via Passive Autobalancer Devices. AIAA Journal, 48 (2), 372–386. doi: https://doi.org/10.2514/1.43832
- Filimonikhin, G., Olijnichenk, L. (2015). Investigation of the possibility of balancing aerodynamic imbalance of the impeller of the axial fan by correction of masses. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (7 (77)), 30–35. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.51195
- Filimonikhina, I., Nevdakha, Y., Olijnichenko, L., Pukalov, V., Chornohlazova, H. (2019). Experimental study of the accuracy of balancing an axial fan by adjusting the masses and by passive auto-balancers. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (1 (102)), 60–69. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.184546
- Olijnichenko, L., Filimonikhin, G., Nevdakha, A., Pirogov, V. (2018). Patterns in change and balancing of aerodynamic imbalance of the lowpressure axial fan impeller. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (7 (93)), 71–81. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.133105
- Zahordan, A. M. (1955). The elementary theory of the helicopter: tutorial for flight and maintenance composition BBC. Moscow: Publishing Military Ministry of Defense of the USSR, 215.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Gennadiy Filimonikhin, Irina Filimonikhina, Yuliia Bilyk, Larisa Krivoblotsky, Yurii Machok
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
