Енергетичний аналіз UH-60 для конфігурацій S0 ТА S2

Анотація

Метою дослідження є кількісний аналіз енергетичних характеристик несучої системи вертольота UH-60 Black Hawk при постійній частоті обертання ротора (258 об/хв) для двох конфігурацій лопатей — базової (S0) та модернізованої (S2).

У роботі застосовано розрахунковий і числовий підхід, заснований на безрозмірних коефіцієнтах підйомної сили (Cₜ), потужності (Cₚ) та інтегральному показнику енергоефективності (FM). Числове моделювання виконано із використанням програмного середовища SolidWorks Flow Simulation за стандартних атмосферних умов (ρ = 1,225 кг/м³). Для забезпечення достовірності результатів порівняння проводилось за однакових граничних параметрів без зміни законів керування або кроку лопатей.

Отримані результати показали, що перехід від базової конфігурації S₀ до оптимізованої S₂ зумовлює зменшення коефіцієнта потужності Cₚ на 39,5 %, при незначному зниженні коефіцієнта підйомної сили Cₜ (–2,3 %). При цьому інтегральний показник ефективності FM зростає на 60,4 %, що свідчить про суттєве покращення енергетичного балансу системи. Візуальний аналіз тиску та розподілу навантаження по радіусу ротора підтверджує зменшення індукційних втрат і вирівнювання потоку за диском ротора.

Уперше для системи UH-60 на основі CFD-аналізу кількісно доведено зв’язок між геометричною оптимізацією лопаті та зниженням питомих енергетичних втрат. Отримані результати дають можливість розглядати форму S₂ як раціональну для середнього класу вертольотів у режимах сталого обертання.

Модернізована конфігурація S₂ дозволяє зменшити питомі витрати потужності на створення підйомної сили приблизно на 38 %, а також знизити крутний момент на 39 %. Це забезпечує підвищення надійності трансмісійних елементів і довговічності несучої системи.