Оптимизация конструкции лонжерона лопасти несущего винта вертолета
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
ельно, потребная мощность и расход горючего [4].
Расход горючего может представляться как:
Удельный расход топлива Се - это количество топлива, расходуемое на создание мощности 735,5 Вт (1 л. с.) за один час. Се зависит от частоты вращения турбокомпрессора .
Часовой расход топлива Qчас. - это количество топлива, расходуемое за один час полета. Он зависит от скорости полета, то есть минимальный часовой расход топлива соответствует экономической скорости полета. Рассчитывается часовой расход по формуле.
Qчас. = СеР/?
где Се - удельный расход топлива; Р - мощность двигателя; ? - плотность горючего.
Километровый расход топлива q - это количество топлива, расходуемое на один километр пути. Минимальный километровый расход топлива соответствует скорости наибольшей дальности полета.
q = Qчас./V
где V - скорость полета вертолета.
Обычно часовой и километровый расходы выражаются в литрах, а не в килограммах. Поскольку полный запас горючего на вертолете определяется емкостью бака в литрах, то определение расходов в объемных единицах удобнее, чем в весовых единицах.
Дальность полета определяется по формуле
где V - скорость полета; Т - сила тяги винта; Р - мощность двигателя; Се - удельный расход топлива; Gт - вес запаса топлива; Gвзл - взлетный вес вертолета.
Продолжительность полета определяется по формуле
)
где V - скорость полета; Р - мощность двигателя; Се - удельный расход топлива; Gт - вес запаса топлива; Gвзл - взлетный вес вертолета.
Удельный расход топлива для рассматриваемого легкого вертолета равен Се = 0,0002 кг/Втчас, сила тяги винта Т = 8000 Н, мощность двигателя равна Р = 115 кВт.
По итогам проведенной оптимизации конструкции лонжерона лопасти несущего винта вертолета ее масса снизилась на 1 кг. Суммарное снижение массы составило порядка 3 кг, т. к. несущий винт трехлопастный. Таким образом, появившуюся выгоду в массе можно использовать для увеличения запаса горючего.
Рассчитаем по формуле (4.3) дальность полета для вертолета с оптимизированным лонжероном при стандартном запасе топлива и уменьшенной взлетной массой (R53647) и для варианта с увеличенной массой горючего, равной сниженной в ходе оптимизации массе (R56650). При расчете учитывается, что оптимальные значения скорости и высоты при полете на дальность равны 120 км/ч и 1000 м соответственно. Тогда= 351,9 км;= 371 км.
На рисунке 4.1 представлен график сопоставления дальностей полета при одинаковом значении запаса топлива.
Рисунок 4.1 - Сопоставление дальности полета R при одинаковом запасе топлива Gт, где 1 - дальность полета вертолета с неоптимизированным лонжероном; 2 - дальность полета вертолета с оптимизированным лонжероном
Сравнив полученные результаты с изначальной дальностью 350 км при скорости полета 120 км/ч видим, что при неизмененном запасе топлива (53 кг) и сниженной, относительно начальной, массы 647 кг дальность полета вертолета возрастает на 1,9 км. При увеличении запаса горючего на 3 кг и сопоставимом с изначальным полетном весе 650 кг дальность полета возрастает на 21 км.
По формуле (4.4) рассчитаем продолжительность полета вертолета с оптимизированным лонжероном при стандартном запасе топлива и уменьшенной взлетной массой (Е53647) и для варианта с увеличенной массой горючего, равной сниженной в ходе оптимизации массе (Е56650).
Е53647 = 3,05 час (3 часа 5 минуты);
Е56650 = 3,21 час (3 часа 12 минуты).
При сравнении результатов с изначальной продолжительностью полета равной 3 часа при скорости полета 120 км/ч видим, что при неизмененном запасе топлива (53 кг) и сниженной, относительно начальной, массы 647 кг продолжительность полета вертолета возрастает на 5 минут. Увеличенный на 3 кг запас горючего позволяет увеличить продолжительность полета на 12 минут.
На рисунке 4.2 представлен график сопоставления дальностей полета при одинаковом значении запаса топлива.
Рисунок 4.2 - Сопоставление дальности полета Е при одинаковом запасе топлива Gт, где 1 - продолжительность полета вертолета с неоптимизированным лонжероном; 2 - продолжительность полета вертолета с оптимизированным лонжероном
4.2 Определение изменений в стоимости полета
Рассматриваемый легкий вертолет оснащен бензиновым двигателем, топливом для которого является бензин АИ-95 (А-95). Усредненная плотность бензина АИ-95 равна ? = 750 кг/м3.
Для вычисления стоимости расходуемого горючего необходимо знать его часовой и километровый расходы на данном летательном аппарате. Часовой Qчас. и километровый q расходы вычисляются по формулам (4.1) и (4.2) соответственно:час. = 35 л/час;= 0,29 л/км.
Стоимость 1 литра бензина АИ-95 на данный момент составляет порядка 23,54 рубля. То есть, расход бензина вертолетом на 100 км будет равен 29 литров и затраты на горючее составят 682,7 рубля. Таким образом, при полете на дальность с полной загрузкой вертолет с неоптимизированным лонжероном израсходует 101,5 л бензина на 350 км, что обойдется в 2390 руб., для вертолета с оптимизированным лонжероном расход составит 102,05 л на 351,9 км при стоимости 2402,3 руб. Вертолет с увеличенным запасом горючего израсходует 107,6 л бензина на 371 км, что будет стоить 2533 руб. То есть, наблюдается экономия стоимости перелета по дальности на 350 км на 0,1 рубля за километр или 10 руб. на 100 км.
5. ОХРАНА ТРУДА
.1 Характеристика рабочего помещения, рабочего места и выполняемой работы
Рабочим помещением для выполнения работы по теме дипломног?/p>