Top.Mail.Ru
РусРусский язык
Ученые Пермского Политеха разработали новый метод проектирования лопастей несущего винта вертолета

Ученые Пермского Политеха разработали новый метод проектирования лопастей несущего винта вертолета

Во время работы лопасти несущего винта вертолета создают существенные вибрации и шум, которые вызывают дискомфорт пассажиров, увеличивают рабочую нагрузку летчика, ограничивают скорость горизонтального полета, снижают срок службы рабочих элементов и увеличивают эксплуатационные расходы. Так происходит из-за изменения структуры и интенсивности набегающего воздушного потока, что существенно влияет на аэродинамические нагрузки, действующие на лопасть. Ученые Пермского Политеха разработали методику проектирования конструкции винта с активным закручиванием, которое позволят лопастям автоматически приспосабливаться к изменениям нагрузок в любой момент времени.

Статья опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Механика» №3 за 2024 год. Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Для снижения возникающих в полете вибраций и шума используют различные методы. Традиционный способ — виброгасители и амортизаторы, но они приводят к нежелательному увеличению массы конструкции. Другие методы, например, раздельное управление лопастями, имеют недостатки, связанные с неблагоприятными требованиями к мощности и механической сложностью работы внутренних систем.

Современные лопасти преимущественно изготавливают из композиционных материалов, что позволяет значительно снизить массу при сохранении  требуемой прочности и жесткости конструкции. Вместе с тем появляется возможность встраивать в конструкцию пьезоэлектрические актуаторы и датчики в технологическом процессе изготовления. Пьезоактуаторы — устройства, преобразующие электрическую энергию в механическое движение из-за особого материала, который деформируется при подаче на него сигнала. Благодаря им конструкция лопасти изменяется, что позволяет подстраиваться под конкретные условия полета и приводит к улучшению летных характеристик.

Ученые Пермского Политеха разработали методику проектирования конструкции лопасти с изменяемой геометрией. Она состоит из трех программных блоков. Первый — это математическая модель, которая рассчитывает деформацию лопасти при заданных значениях конструктивных параметров. Второй — построение матрицы экспериментов, которая показывает, как будет работать лопасть при разных нагрузках. Третий блок используется  для расчета оптимальных  конструктивных параметров лопасти с точки зрения изменения геометрии, а именно, угла закручивания.

­В результате проведенных исследований эксперты выяснили, что наименьшее влияние на угол закручивания оказывает длина стенки лонжерона (4,6 %), умеренный эффект возникает от его толщины (7,7 %). Наибольшее влияние оказывает толщина оболочки (48%) и длина пьезоактуатора (64%).

— Управление углом закручивания позволяет предотвратить возникновение турбулентного потока по следу лопасти, снизить шум и вибрации несущего винта вертолета. Мы определили основные варьируемые параметры конструкции лопасти с различными материалами обшивки. Сравнительный анализ показал, что разница между решением, полученном в третьем блоке, и расчетами прямого численного моделирования не превышает 9 %, что говорит о хорошей корреляции результатов, ­­— комментирует Павел Писарев, доцент кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций» ПНИПУ, кандидат технических наук.

Ученые Пермского Политеха разработали уникальную методику проектирования конструкции лопасти вертолета с управляемой геометрией. Она позволит снизить шум и вибрации, сделать полет более комфортным за счет возможности «подстраиваться» под текущие нагрузки и погодные условия.


14.11.24650

Похожие Новости

Есть новость?
Предложи нам!

Предложить новость

politehperm

В Пермском Политехе открылся новый корпус Передовой инженерной школы ⚙ ✈️ 27 января на комплексе ПНИПУ состоялось официальное открытие нового корпуса [club224981157|Передовой инженерной школы «Высшая школа авиационного двигателестроения»]. Среди почетных гостей на мероприятии присутствовали губернатор Пермского края Дмитрий Махонин. – Передовая инженерная школа обрела свое место и новое здание. Уверен, что студентам здесь будет очень комфортно получать знания и применять их на практике на предприятиях. Все это поможет вам, ребята, стать в будущем квалифицированными специалистами в области авиационного двигателестроения. После окончания учебы вас ждут на крупнейших компаниях региона. Развиваться профессионально и продолжать создавать историю отечественного двигателестроения на высокооплачиваемых рабочих местах. Благодарю наших индустриальных партнеров, в частности АО «ОДК» и лично Александра Иноземцева за то, что мы с вами из года в год готовим инженерные кадры и вместе инвестируем в развитие образования, науки Пермского края», — сказал глава региона. С приветственным словом к студентам обратился ректор Пермского Политеха Антон Петроченков: — В декабре мы стали одним из 38 инженерных вузов, стратегия развития которых обеспечивает научно-технологическое лидерство России. «Островком» нашей элитарности и превосходства становится Передовая инженерная школа. Именно здесь студенты начинают формировать промышленную погоду на предприятиях региона и действовать на благо технологического и информационного суверенитета нашей страны. Дорогие ребята, за вами — будущее. В ПИШ ВШАД есть множество возможностей для его создания: это и современное оборудование, и тесное взаимодействие с индустриальными партнерами. Дерзайте! С прошедшим Днем студента вас! С открытием нового кросс-функционального корпуса! 👨‍💻💡 Пространство ПИШ предназначено для проведения исследований, реализации совместных проектов с индустриальными партнерами и подготовки высококлассных специалистов в области авиационного двигателестроения. 🎓 В магистратуре ПИШ обучается 128 студентов, по программам бакалавриата 106 студентов. Первый выпуск-магистров состоялся в 2024 году и составил 18 человек, все трудоустроились на предприятия-партнеры АО «ОДК-Авиадвигатель», АО «ОДК-Пермские моторы» и АО «ОДК-СТАР». ℹ Подробнее https://clck.ru/3G2j39 #ПИШ #ПередоваяИнженернаяШкола #ПИШпнипу