От какво е направен витлото на самолет с лек двигател. Как работи витлото. Описание на модела на самолета

Перката е от съществено значение част отелектроцентралата и доколко тя съответства на двигателя и самолета зависи от полетните характеристики на последния.

В допълнение към избора на геометричните параметри на витлото, трябва да се обърне внимание на въпроса за координирането на броя на оборотите на витлото и двигателя, тоест избора на скоростната кутия.

Принципът на витлото

Перката на витлото извършва сложно движение - транслационно и ротационно. Скоростта на елемента на лопатката ще бъде сумата от периферната скорост и транслационната (скорост на полета) - V

Във всеки участък на острието, компонентът на скоростта Vще остане непроменен, а периферната скорост ще зависи от стойността на радиуса, на който се намира разглежданият участък.

Следователно, с намаляване на радиуса, ъгълът на приближаване на струята към секцията се увеличава, докато ъгълът на атака на секцията намалява и може да стане нула или отрицателен. Междувременно е известно, че крилото "работи" най-ефективно при ъгли на атака, близки до ъглите на максимално аеродинамично качество. Следователно, за да се принуди острието да създаде най-голяма тяга с най-малка консумация на енергия, ъгълът трябва да бъде променлив по радиуса: по-малък в края на острието и по-голям близо до оста на въртене - острието трябва да бъде усукано.

Законът за разпространение на дебелината на профила и усукването по радиуса на винта, както и формата на винтовия профил, се определя при проектирането на винта и се усъвършенства по-късно на базата на продухване в аеродинамични тунели. Подобни проучванияобикновено се извършват в специализирани конструкторски бюра или институти, оборудвани с съвременно оборудванеи компютърни съоръжения. Експерименталните конструкторски бюра, както и дизайнерите-любители обикновено използват вече разработени семейства винтове, геометрични и аеродинамични характеристикикоито се представят под формата на безразмерни коефициенти.

Основни характеристики

Диаметър на винта - днаречен диаметърът на кръга, който краищата на лопатките му описват по време на въртене.

Ширина на остриетое хордата на сечението при даден радиус. Изчисленията обикновено използват относителната ширина на острието

Дебело остриепри всеки радиус се нарича най-голямата дебелина на сечението при този радиус. Дебелината варира по радиуса на лопатката, намалявайки от центъра на витлото до края му. Относителната дебелина се разбира като съотношението на абсолютната дебелина към ширината на острието при същия радиус:.

Ъгълът на монтаж на секцията на лопатката е ъгълът, образуван от хордата на дадената секция с равнината на въртене на витлото.

Наклон на острието Хе разстоянието, което тази секция ще измине в аксиална посока, когато винтът се завърти с един оборот около оста си, завинтвайки се във въздуха като твърдо тяло.

Стъпката и ъгълът на монтаж на секцията са свързани с очевидна връзка:

Истинските витла имат стъпка, която варира по радиуса според определен закон. Като характерен ъгъл на острието, ъгълът на монтаж на секцията, разположен на 0,75R от оста на въртене на ротора, обикновено се означава като.

Върти остриетанарича се промяната по радиуса на ъглите между хордата на сечението при даден радиус и хордата с радиус 0,75R, т.е.

За по-лесно използване, всички изброени геометрични характеристики обикновено са представени графично като функция на текущия радиус на винта

Като пример, следната фигура показва данни, описващи геометрията на витло с две перки с фиксиран наклон:

Ако винтът, въртящ се с броя на оборотите, се движи транслационно със скорост Vтогава в един оборот ще мине пътя. Тази стойност се нарича стъпка на винта, а нейното съотношение към диаметъра се нарича относителна стъпка на винта:

Аеродинамичните свойства на витлата обикновено се характеризират с безразмерен коефициент на тяга:

Фактор на мощността

И ефективността

Където Р- плътност на въздуха, в изчисленията може да се приеме равна на 0,125 kgf s 2 / m 4

Ъглова скорост на въртене на винта, об/с

д- диаметър на винта, m

Пи н- съответно тяга и мощност на витлото, kgf, l. С.

Теоретичната граница на тягата на витлото

За конструктора на ALS е от интерес да се направят приблизителни оценки на тягата, генерирана от електроцентрала... Този проблем може лесно да бъде решен с помощта на теорията за идеалното витло, според която тягата на витлото се представя като функция на три параметъра: мощност на двигателя, диаметър на витлото и скорост на полета. Практиката показва, че тягата на рационално изработените реални витла е само с 15 - 25% по-ниска от теоретичните гранични стойности.

Резултатите от изчисленията според теорията на идеалното витло са показани на следващата графика, която ви позволява да определите съотношението на тягата към мощността в зависимост от скоростта на полета и параметъра N/D 2... Вижда се, че при скорости, близки до нулата, тягата зависи до голяма степен от диаметъра на витлото, но дори при скорости от порядъка на 100 km/h тази зависимост е по-малко значима. В допълнение, графиката дава визуално представяне на неизбежността на намаляване на тягата на витлото по отношение на скоростта на полета, което трябва да се вземе предвид при оценката на полетните данни на ALS.

на базата на материали:
"Ръководство за конструктори на любителски самолети", том 1, SibNIIA

Поради липсата на разумни алтернативи почти всички самолети от първата половина на миналия век бяха оборудвани с бутални двигатели и витла. За подобряване на техническите и летателните характеристики на технологията бяха предложени нови конструкции на витла, които имаха определени характеристики. В средата на тридесетте години беше предложен напълно нов дизайн, който направи възможно получаването на желаните възможности. Негов автор е холандският дизайнер A.Ya. Декер.

Адриан Ян Декер започва работата си в областта на винтовите системи още през двадесетте години. Тогава той разработи нов дизайн на работното колело за вятърни мелници. За да подобри основните характеристики, изобретателят предложи да се използват самолети, които приличат на крило на самолет. През 1927 г. такова работно колело е монтирано в една от мелниците в Холандия и скоро е изпробвано. До началото на следващото десетилетие са пуснати в експлоатация три дузини такива работни колела, а през 1935 г. те вече са оборудвани със 75 мелници.

Експериментален самолет с витло A.Ya. Декер. Снимка Oldmachinepress.com

В началото на тридесетте години, след тестване и въвеждане на нов дизайн в мелниците, А.Я. Декер предложи използването на подобни единици в авиацията. Според неговите изчисления като витло на самолета може да се използва специално работно колело. Скоро тази идея беше оформена под формата на необходимата документация. Освен това дизайнерът се погрижи да получи патент.

Използването на нестандартна конструкция на витлото, както е замислено от изобретателя, би трябвало да даде някои предимства пред съществуващи системи... По-специално, стана възможно да се намали скоростта на витлата, като се получи достатъчна тяга. В тази връзка изобретението на A.Ya. Decker често се нарича "витло с ниска скорост на въртене". Този дизайн е наречен по същия начин в патентите.

Първата заявка за патент е подадена през 1934 г. В края на юли 1936 г. А.Я. Декер получава британски патент номер 450990, потвърждаващ приоритета му в създаването на оригиналното витло на витлото. Не след дълго да бъде издаден първият патент, се появи още едно приложение. Вторият патент е издаден през декември 1937 г. Няколко месеца по-рано холандският дизайнер изпрати документите до патентните ведомства във Франция и САЩ. Последният издава документ US 2186064 в началото на 1940 г.

Винтов дизайн на втората версия. Чертеж от патент

Британски патент № 450990 описва необичайна конструкция на витлото, способна да осигури достатъчна производителност с известно намаляване на отрицателните фактори. Дизайнерът предложи да се използва голяма винтова главина с форма на огивал, плавно преминаваща в лъкфюзелажа на самолета. Големи остриета трябваше да бъдат здраво закрепени към него. необичайна форма... Това бяха оригиналните контури на остриетата, както A.Ya. Декер, можеше да доведе до желания резултат.

Лопатките на "нискооборотния" витло трябваше да имат ниско удължение с голяма дължина на хордата. Те трябваше да бъдат монтирани под ъгъл спрямо надлъжната ос на главината. Острието получи аеродинамичен профил с удебелен нос. Беше предложено да се направи пръстът на острието пометен. Върхът беше разположен почти успоредно на оста на въртене на винта и беше предложено задният ръб да бъде извит с изпъкнала крайна част.

Вътрешна структура на винта и предавката. Чертеж от патент

Първият проект от 1934 г. включва използването на четири остриета. Винт от този дизайн трябваше да бъде монтиран на вал, излизащ от скоростната кутия с необходимите характеристики. Значителна площ на лопатките на витлото в комбинация с аеродинамичния профил трябваше да осигури увеличаване на тягата. Така стана възможно да се получи достатъчна тяга при по-ниски обороти в сравнение с традиционната конструкция на витлото.

Още след подаване на заявка за първия патент A.Ya. Декер тества опитен витло и направи определени заключения. При проверката беше установено, че предложеният проект има определени недостатъци. Така въздушният поток зад витлото се отклони встрани и само малка част от него премина по фюзелажа. Това доведе до рязко влошаване на ефективността на опашните кормила. По този начин, в както стоивинтът Decker не може да се използва на практика.

По-нататъшното развитие на оригиналния витло доведе до появата на актуализиран дизайн с редица важни разлики. Именно тя стана обект на втория британски и първия американски патент. Интересното е, че документът от Съединените щати, за разлика от английския, описва не само винта, но и дизайна на неговите задвижвания.

Самолет Fokker C.I - подобна машина се превърна в летяща лаборатория за тестване на идеите на A.Ya. Декер. Снимка Airwar.ru

Актуализираният продукт Пропелер с ниска скорост на въртене трябва да включва две коаксиални витла с противоположно въртене наведнъж. Предната витла все още беше предложена да бъде построена на базата на голяма опростена главина. Задните лопатки на ротора трябваше да бъдат прикрепени към цилиндрична единица със сравними размери. Както и в предишния проект, предният ротор и пръстенът на задния ротор могат да служат като носов конус на самолета.

И двете витла трябваше да получат лопатки с подобен дизайн, което беше развитие на разработките на първия проект. Отново беше необходимо да се използват значително извити лопатки с ниско съотношение на страните с развит аеродинамичен профил. Въпреки изместения преден ръб, дължината на профила се увеличава в посока от корена към върха, образувайки характерна кривина на задния ръб.

Според описанието на патента, предният ротор трябваше да се върти обратно на часовниковата стрелка (когато се гледа от страната на пилота), задният ротор по посока на часовниковата стрелка. Перките на витлото трябваше да бъдат монтирани по подходящ начин. Броят на лопатките зависи от необходимите характеристики на витлото. Патентът показва дизайн с четири перки на всяко витло, докато по-късният прототипполучи по-голям брой самолети.

Процесът на сглобяване на оригиналните винтове, можете да видите вътрешните елементи на продукта. Снимка Oldmachinepress.com

Американският патент описва дизайна на оригиналната скоростна кутия, която прави възможно прехвърлянето на въртящ момент от един двигател към две противоположно въртящи се витла. Беше предложено да се свърже валът на двигателя към слънчевата предавка на първия (заден) планетарен контур на скоростната кутия. С помощта на пръстеновидно зъбно колело, фиксирано на място, мощността се предаваше към сателитните зъбни колела. Техният носач беше свързан с предния вал на ротора. Този вал също беше свързан със слънчевата предавка на втория комплект планетарни зъбни колела. Въртящият се носач на неговите сателити беше свързан към кухия вал на задния ротор. Този дизайн на скоростната кутия позволява синхронно регулиране на скоростта на въртене на винтовете, както и осигуряване на тяхното въртене в противоположни посоки.

По замисъл на изобретателя, основната тяга трябва да бъде създадена от лопатките на предното витло. Задната част от своя страна беше отговорна за правилното пренасочване на въздушните потоци и направи възможно да се отървем от отрицателните ефекти, наблюдавани в основния дизайн. След две коаксиални витла, въздушният поток минаваше по фюзелажа и нормално трябва да издуха опашната част с руля. За да се получат такива резултати, задният ротор може да има намалена скорост на въртене - около една трета от оборотите на предния ротор.

Оригиналното витло на витлото е създадено, като се вземе предвид възможното въвеждане на авиационни технологии в нови проекти, поради което се изисква да се извършат пълноценни тестове. В началото на 1936 г. Адриан Ян Декер основава собствена компания Syndicaat Dekker Octrooien, за да тества оригиналното витло и - ако е успешен - да популяризира това изобретение в авиационната индустрия.

Готовото витло в самолета. Снимка Oldmachinepress.com

В края на март същата година, Dekker Syndicate придобива холандски построен многоцелев самолет Fokker C.I. Тази машина с максимално излетно тегло от само 1255 кг беше оборудвана с бензинов двигател BMW IIIa с мощност 185 к.с. Със стандартно дървено витло с две остриета той може да достигне скорост до 175 км/ч и да се издигне до 4 км височина. След известно преструктуриране и инсталиране на ново витло, бипланът трябваше да се превърне в летяща лаборатория. През април 1937 г. А.Я. Декер регистрира модернизирания самолет; той получи номер PH-APL.

По време на преструктурирането прототипът на самолета загуби обикновения си капак и някои други части. Вместо тях в носа на фюзелажа са поставени оригинална скоростна кутия и чифт „нискооборотни витла“. Предното витло получи шест лопатки, задното - седем. Основата на новото витло е чифт главини, сглобени от алуминиева рамка с кожа от същия материал. Остриетата бяха с подобен дизайн. Във връзка с монтажа на винтовете носът на автомобила промени формата си по най-забележим начин. В този случай цилиндричният обтекател на задния ротор не стърчи извън обшивката на фюзелажа.

Изпитванията на летящата лаборатория с оригиналното витло започват през същата 1937 г. Мястото за тях беше летище Ипенберг. Още в ранните етапи на тестването беше установено, че коаксиалните витла с ниско съотношение на лопатките могат действително да създадат необходимата тяга. С тяхна помощ колата може да извършва рулиране и джогинг. Освен това от определено време тестерите се опитаха да вдигнат колата във въздуха. Известно е, че опитният Fokker C.I успя да извърши няколко полета, но не се говори за пълноценно излитане.

Изглед отпред. Снимка Oldmachinepress.com

Тестовете на прототипа на самолета позволиха да се идентифицират както плюсовете, така и минусите на оригиналния проект. Установено е, че двойка противоположно въртящи се витла наистина е в състояние да произведе необходимата тяга. В същото време сглобената група витла се отличава със сравнително малкия си размер. Друго предимство на дизайна беше намаленият шум, генериран от лопатките с ниско съотношение на страните.

Имаше обаче някои проблеми. Пропелер A.Ya. Декер и необходимата му скоростна кутия се различаваха от съществуващите образци по ненужната сложност на производство и поддръжка. Освен това експерименталното витло, инсталирано на Fokker C.I, показа недостатъчно тягови характеристики. Той позволи на самолета да се движи по земята и да се развива достатъчно висока скорост, но тягата му беше недостатъчна за полети.

Очевидно тестовете продължиха до самото начало на четиридесетте, но в продължение на няколко години те не доведоха до реални резултати. По-нататъшната работа е възпрепятствана от войната. През май 1940 г. хитлеристка Германия атакува Холандия, а само няколко дни по-късно прототип на самолет с необичайни витла става трофей на агресора. Германските експерти очаквано проявиха интерес към това развитие. Скоро летящата лаборатория беше изпратена на едно от летищата близо до Берлин.

Стартирайки двигателя, витлата започнаха да се въртят. Кадър от кинохроника

Има информация за някои тестове, проведени от немски учени, но тези тестове приключиха достатъчно бързо. Според някои сведения първият опит на германците да вдигнат самолета във въздуха завършва с инцидент. Те не възстановиха колата и това беше краят на смелия проект. Единственият самолет, оборудван с витло с ниска скорост на въртене, не можеше да покаже най-добрата си страна и следователно от оригинална идеяотказа. В бъдеще масово се използват само витла с традиционния външен вид.

Според идеите зад оригиналния дизайн, специалният "Low Speed Propeller" трябваше да се превърне в пълноценна алтернатива на традиционните системи. Различавайки се от тях по известна сложност, той може да има предимства под формата на по-малки размери, намалени обороти и намален шум. Въпреки това състезанието не се получи. Разработено от A.Ya. Декер дори не успя да премине целия тестов цикъл.

Може би с по-нататъшно развитие оригиналните витла биха могли да покажат желаните характеристики и да намерят приложение в определени проекти на авиационната технология. Продължаването на работата обаче е забавено поради различни проблеми и обстоятелства и през май 1940 г. проектът е спрян поради германската атака. След това необичайната идея окончателно остана без бъдеще. По-късно в различни страниотново бяха разработени обещаващи конструкции на витлата, но не бяха създадени директни аналози на системата Адриан Ян Декер.

Въз основа на материали:
https://oldmachinepress.com/
http://anyskin.tumblr.com/
http://hdekker.info/
http://strangernn.livejournal.com/
https://google.com/patents/US2186064

Г. В. Махоткин

Дизайн на витлото

Въздушно витлопридоби репутация на незаменимо задвижващо устройство за високоскоростни плаващи плавателни съдове, работещи в плитки и обрасли води, както и за моторни шейни-амфибии, които трябва да работят върху сняг, лед и вода. Вече имаме натрупан значителен опит както у нас, така и в чужбина. приложения за витла на високоскоростни малки плавателни съдове и земноводни... И така, от 1964 г. в нашата страна, амфибийни моторни шейни (фиг. 1) KB im. А. Н. Туполев. В Съединените щати няколко десетки хиляди въздушни лодки, както ги наричат американците, се експлоатират във Флорида.

Проблемът със създаването на високоскоростна моторна лодка с плитка тяга с витло продължава да интересува нашите любители корабостроители. Най-достъпната мощност за тях е 20-30 литра. С. Ето защо ще разгледаме основните въпроси за проектиране на въздушен задвижващ агрегат с очакването на точно такава мощност.

Внимателното определяне на геометричните размери на витлото ще позволи пълно използване на мощността на двигателя и ще постигне тяга, близка до максималната за наличната мощност. В този случай от особено значение ще бъде правилният избор на диаметъра на винта, от който в много отношения зависи не само ефективността на витлото, но и нивото на шума, което е пряко причинено от величината на периферните скорости.

Изследванията на зависимостта на тягата от скоростта на движение са установили, че за реализиране на възможностите на витлото с мощност 25 литра. С. трябва да има диаметър около 2 м. За да се осигури най-ниска консумация на енергия, въздухът трябва да се изхвърля обратно от струя с по-голяма площ на напречното сечение; в нашия конкретен случай, площта, пометена от винта, ще бъде около 3 m². Намаляването на диаметъра на витлото до 1 m, за да се намали нивото на шума, ще намали площта, поетапна от витлото с 4 пъти, и това, въпреки увеличаването на скоростта в струята, ще доведе до спад в тягата при швартовите линии с 37% . За съжаление, не е възможно да се компенсира това намаляване на тягата нито чрез стъпка, нито с броя на лопатките, нито с тяхната ширина.

С увеличаване на скоростта на движение загубата на сцепление от намаляване на диаметъра намалява; по този начин увеличаването на скоростите позволява да се използват по-малки витла. За витла с диаметър 1 и 2 m, осигуряващи максимална тяга при акостирането, при скорост 90 km / h, стойностите на тягата стават равни. Увеличаването на диаметъра до 2,5 м, увеличаването на сцеплението при акостирането дава само леко увеличение на сцеплението при скорости над 50 км/ч. По принцип всеки диапазон от работни скорости (при определена мощност на двигателя) има свой собствен оптимален диаметър на винта. С увеличаване на мощността при постоянна скорост, оптималният по отношение на ефективността диаметър се увеличава.

Както следва от показаното на фиг. 2 графики, тягата на витлото с диаметър 1 m е по-голяма от тягата на водното витло (стандарт) на извънбордовия двигател Neptune-23 или Privet-22 при скорост над 55 km/h, а витлото с диаметър 2 м - вече при скорост над 30 -35 км/ч. Изчисленията показват, че при скорост от 50 km / h километровият разход на гориво на двигател с витло с диаметър 2 m ще бъде с 20-25% по-малък от най-икономичния извънбордов двигател "Privet-22".

Последователността на избор на елементи на витлото според дадените графики е както следва. Диаметърът на витлото се определя в зависимост от необходимата тяга при швартовите линии при дадена властна вала на винта. Ако се предполага, че моторната лодка се експлоатира в населени места или райони, където има ограничения за шум, приемливото (днешно) ниво на шум ще съответства на периферната скорост - 160-180 m / s. След като определим, въз основа на тази условна норма и диаметъра на винта, максималния брой на неговите обороти, ще установим предавателното отношение от вала на двигателя към вала на винта.

За диаметър 2 m допустимото ниво на шум ще бъде около 1500 rpm (за диаметър 1 m - около 3000 rpm); по този начин предавателното отношение при скорост на двигателя от 4500 об / мин ще бъде около 3 (за диаметър от 1 m - около 1,5).

Използвайки графиката на фиг. 3, ще можете да определите размера на тягата на витлото, ако диаметърът на витлото и мощността на двигателя вече са избрани. За нашия пример е избран двигател с най-достъпната мощност - 25 к.с. с., а диаметърът на витлото - 2 м. За този конкретен случай големината на тягата е 110 кг.

Липсата на надеждни скоростни кутии е може би най-голямата пречка за преодоляване. По правило верижните и ремъчните задвижвания, направени от аматьори в занаятчийски условия, са ненадеждни и имат ниска ефективност. Принудителното монтиране директно върху вала на двигателя води до необходимостта от намаляване на диаметъра и следователно намаляване на ефективността на витлото.

За да определите ширината и стъпката на острието, използвайте номограмата, показана на фиг. 4. На хоризонталната дясна скала от точката, съответстваща на мощността на вала на винта, начертайте вертикална линия, докато се пресече с кривата, съответстваща на предварително намерения диаметър на винта. От точката на пресичане начертайте хоризонтална линия до пресечната точка с вертикалната, изтеглена от точка на лявата скала на броя на оборотите. Получената стойност определя покритието на проектираното витло (производителите на самолети наричат съотношението на сумата от ширините на лопатките към диаметъра).

За витла с две перки покритието е равно на съотношението на ширината на лопатката към радиуса на витлото R. Над стойностите на покритие са посочени стойностите на оптималните стъпки на витлото. За нашия пример се получават следните: покритие σ = 0,165 и относителна стъпка (съотношение на стъпка към диаметър) h = 0,52. За винт с диаметър 1 m σ = 0,50 m и h = 0,65. Пропелер с диаметър 2 m трябва да бъде 2-лопатен с ширина на лопатката 16,5% R, тъй като покритието е малко; витлото с диаметър 1 m може да бъде 6-лопатено с ширина на лопатката 50: 3 = 16,6% R или 4-лопатено с ширина на лопатката 50: 2 = 25% R. Увеличаването на броя на лопатките ще дават допълнително намаляване на нивото на шума.

С достатъчна степен на точност може да се приеме, че стъпката на витлото не зависи от броя на лопатките. Даваме геометричните размери на дървено острие с ширина 16,5% R. Всички размери на чертежа фиг. 5 са дадени като процент от радиуса. Например, секция D е 16,4% R, разположена при 60% R. Акордът на секцията е разделен на 10 равни части, тоест по 1,64% R всяка; чорапът е счупен през 0,82% R. Ординатите на профила в милиметри се определят чрез умножаване на радиуса по процентната стойност, съответстваща на всяка ордината, тоест с 1,278; 1,690; 2,046 ... 0,548.

Преобразуване на мощността (въртящия момент) на двигателя в тягата, необходима за движение напред на самолети, моторни шейни, планери, кораби на въздушна възглавница. Витлата могат да бъдат теглещи - монтират се на самолета и др. пред двигателя (по посока на движение) и бутащи - поставят се зад двигателя. Винтовете могат да бъдат единични и двойни коаксиални, когато два винта са разположени един над друг, валът на горния винт преминава през кухия вал на долния винт и те се въртят в противоположни посоки. Според метода на закрепване на лопатките към втулката има витла: фиксирана стъпка, лопатките на които са направени интегрално с втулката; променлива стъпка - най-често срещаният тип, чиито лопатки по време на полет могат да се завъртят във втулката около оста под определен ъгъл, наречен стъпка на витлото; реверсивен, при който лопатките могат да бъдат настроени под отрицателен ъгъл по време на полет, за да се създаде тяга, насочена в посока, противоположна на движението (такива лопатки се използват например за ефективно спиране и намаляване на дължината на бягането на самолета по време на кацане). Характеристика на лопастното витло е способността да се настройват лопатките по протежение на въздушния поток по време на полет, така че когато двигателят спре по време на полет, това не увеличава съпротивлението на самолета от витлото. Броят на перките на витлото е от 2 до 6 за единичните и до 12 за коаксиалните.

Видовете витла са главен ротори опашен роторприлага се върху хеликоптери, винтокрыли, автожири.

Енциклопедия "Техника". - М.: Росман. 2006 .

Пластинчати витла за преобразуване на въртящия момент на двигателя в тягата на витлото. Инсталира се на самолети, винтокрыли, моторни шейни, кораби на въздушна възглавница, екраноплани и др.
В. в подразделен; по метода на монтиране на лопатките - върху витлата с постоянен, фиксиран и променлив стъпка (те могат да бъдат лопаткови или лопаткови реверсивни); според механизма за смяна на стъпката - с механично, електрическо или хидравлично задвижване; според схемата на работа - директна или обратна схема; по проект - за единични, коаксиални, двуредови, V. век. на ринга.
В. в се състои от остриета ( см.перка на витлото), втулки и може също да включва промени в стъпката на витлото. В. в се различават по диаметър D (0,5-6,2 m) и броя на остриетата k (2-12). Втулката се използва за закрепване на лопатките и предаване на въртящ момент от вала на двигателя. Механизмът за промяна на стъпката осигурява промяна в ъгъла на лопатките по време на полет.
1) В. в непроменена стъпка, лопатките не се въртят около осите си.
2) V. остриета в. фиксираната стъпка може да се настрои под желания ъгъл преди полет, но по време на работа те не се въртят.
3) В. в променлива стъпка, можете да промените ъгъла на лопатките, като използвате система за ръчно управление или автоматично с помощта на регулатор на скоростта. Регулаторът поддържа дадена скорост на двигателя, като контролира стъпката, като подава масло през система от канали към съответните кухини на управляващия механизъм V. c. с хидравлично задвижване.
4) При флюгера В. лопатките могат да се монтират надолу по течението, за да се намали аеродинамичното съпротивление, когато двигателят е принуден да спре по време на полет ( см.Перуване на винта).
5) Остриетата на В. с перо обратна. може също да се настрои в такова положение, при което при завъртане се създава отрицателна тяга, която се използва при кацане за намаляване на дължината на бягането и маневрата на земята ( см.Обръщане на винт).
Механичните и електрическите механизми за промяна на височината имат голяма инерция и затова практически не се използват. Най-разпространеният V. в. с хидравлично задвижване.
1) В. в при хидравлично задвижване на права верига лопатките се настройват на малък наклон, като се използват силите, създадени от налягането на маслото, и на голям наклон от центробежните сили на противотежестите. Такъв В. в. се използват с мощности на двигателя до 2000 kW.
2) При мощности над 2000 kW масата на противотежестите значително се увеличава, поради което се използват V.V. обратната схема, при която лопатките са настроени на голям наклон, като се използват силите, създадени от налягането на маслото, а при малък наклон - от центробежните сили на самите лопатки.
- Едно витло има един ред лопатки,
- коаксиален V. век. се състои от два единични винта, монтирани на коаксиални валове и въртящи се в противоположни посоки ( см.коаксиален винт),
- двуредов V. век. се състои от два единични винта, един след друг и въртящи се в една и съща посока.
- v. v. има профилиран пръстен в пръстена, благодарение на който ще се създаде допълнително сцепление; ефективен при ниски скорости (до 200 км/ч).
За намаляване на аеродинамичното съпротивление и загубите на мощност на входа на V. in. монтирани са обтекатели (елипсовидни, конични и т.н.), покриващи втулката и близо до челните части на лопатките. На източния век. могат да се поставят системи против заледяване.
До В. в. ново поколение включват V. in. намален диаметър с голям брой широки тънки саблевидни остриета, които неоправдано се наричат propfans.
В началния период на развитието на авиацията във ВВС. са направени предимно от дърво, а през следващите години са използвани и други (стомана, титан, алуминиеви сплави, композитни материали и др.).
За оценка на качеството на V. in. и сравняването им помежду си, главно безразмерни α и мощност
(β) = N / (ρ) n3D5
(N -, (ρ) - плътност на въздуха, n - скорост на ротора)
и ефективността на витлото
(η) = (αλ) / (β) ((λ) = V / nD - относителна, V - скорост на полета). V. характеристики в. се определят при летателни изпитания, от изследванията на В.В. и техните модели в аеродинамични тунели, както и теоретично. При изчисляване се разграничават 2 случая; определяне на формата, размера и броя на остриетата според дадените стойности (α), (β) и (η) (директен проблем) и определяне на (α), (β) и (η) според към добре познатата геометрия на V. v. (обратен проблем).
За първи път да разгледа острието на В. както е предложено от руския инженер С. К. Джевецки през 1892 г., той също излага хипотезата за плоските сечения през 1910 г. (всеки участък от острието се разглежда като). Чрез разлагане на повдигащата сила на аеродинамичното крило dY и неговото аеродинамично съпротивление dX се определят тягата dP и силата dQ на съпротивление на въртене на разглеждания лопатков елемент и общата тяга на лопатката и силата на съпротивление на нейното въртене ( следователно, мощността на двигателя, необходима за въртене на аерофола) се получава чрез интегриране по протежение на лопатката. По принцип силите, действащи върху лопатковия елемент, се определят от относителната скорост W на падащия поток и неговия геометричен ъгъл на атака
(α) r = (φ) -arctg (V / (ω) r),
(φ) - ъгъл на монтаж на елемента на острието.
В идеалния случай скоростта на падащия поток е
W = (ω) Xr + V,
където (ω) е ъгловата скорост на лопатката, r е радиус-векторът на разглеждания участък, V е векторът на скоростта на полета. По време на движението си острието се влачи, придавайки му допълнителна, индуктивна скорост w. В резултат на това истинската скорост Wн ,. поток около елемента и истинското ((α) n се различават от идеалното. Изчисляването на w и (α) n е основният проблем на теорията на винта.
През 1910-1911 г. Г. Х. Сабинин и Б. Н. Юриев развиват теорията на Джевецки, включвайки в нея, по-специално, някои положения от теорията на идеалното витло. Изчисленията на В според формулите, които са получили, те са в задоволително съгласие с експерименталните резултати. През 1912 г. Н. Й. предлага теория на вихъра, която дава точно физическо представяне на действието на винта и практически всички изчисления на вихъра. започна да се осъществява въз основа на тази теория.
Според теорията на Жуковски витлото е заменено от система от прикачени и свободни вихри. В този случай лопатките се заменят от прикрепени вихри, които се превръщат в един, движещ се по оста на витлото, а свободните вихри се спускат от задния ръб на лопатката, като обикновено образуват спираловиден вихров лист. При предположението, че (ω) е връзката (ω) с циркулацията на скоростта около секцията на лопатката. Хипотезата за плоски участъци с непрекъснат поток около лопатката беше потвърдена експериментално чрез съвпадението на разпределението на налягането върху секциите на перката на въртяща се лопатка. и крила със същите профили на напречното сечение. Оказа се обаче, че въртенето влияе върху разпространението на спирането на потока по повърхността на лопатката и по-специално на разреждането в областта на разделяне. Областта на разделяне на потока, започваща в края на лопатката, е подобна на въртяща се тръба, вакуумът в нея се контролира центробежна силаи от вътрешната страна на острието е много по-голямо, отколкото на крилото.
При (λ) 1 разликата между истинската (ω) и средната става забележима и изчисляването на V. v. с true (ω) става подобно на изчисляването на крило с краен размах ( см.Теория на крилото). При изчисляване на силно натоварени V. in. (с голямо съотношение на мощността към повърхността, изметната от винта) трябва да се вземе предвид вихровата деформация.
Поради факта, че обиколната скорост на V. in. Добавя се транслационен, влиянието на свиваемостта на въздуха се отразява преди всичко върху V. век. (води до намаляване на ефективността). При дозвукова периферна скорост на върха на лопатката, транслационна скорост на самолета и дозвукова скорост W, ефектът от сгъваемостта на въздуха върху (ω) е слаб и засяга само потока около лопатката. В случай на дозвукови летящи и свръхзвукови скорости W на върха на лопатката (когато е необходимо да се вземе предвид свиваемостта на средата), VV теорията, базирана на схемата на прикрепените (носещи) вихри, става практически неприложима и е необходим преход към схемата на носещата повърхност. Такъв преход е необходим и при дозвукова скорост на върха на острието, ако ширината му е достатъчно голяма. Получено експериментално в СССР от V. v. и корекции, дължащи се на свиваемостта на въздуха, бяха широко използвани при избора на диаметрите и броя на перките на климатика. и заедно с избора на формата на лопатките (особено профилите на техните напречни сечения) направи възможно подобряването на летателните характеристики на вътрешните самолети, включително тези, които участваха във Великата отечествена война.
През първия период на овладяване на високи дозвукови скорости, основната задача е проектиране на висока скорост разглежда създаването на витла с голям диаметър (до 6 м) с висока ефективност (витло 85%) при максимална скорост на полета. Характеристиките на аеродинамиките при високи трансзвукови скорости са получени за първи път експериментално върху витла с така наречените дренирани лопатки, като едно от аеродинамиките има свойствата на свръхкритично аерофолио (1949). За втория период (от 60-те години) е характерно допълнително изискване - повишена тяга на В. в. при излитане. За тази цел са разработени остриета с увеличени профили на кривина. По-нататъчно развитиеВ. в свързани с развитието на винтове с голям брой широки тънки саблевидни остриета. С увеличаване на броя и ширината на лопатките, потокът около челните им части, където ефектът на решетка от профили е значителен, придобива голямо значение. Средство за намаляване на импеданса на вълната може да бъде изборът на формата на кока. Изчисленията и експериментите показват, че при скорости на полета, съответстващи на числото на полета на Мах M. добавени от С. Ш. Бас-Дубов, Б. П. Бляхман, В. П. Ветчинкин, К. И. Жданов, Г. М. Заславски, В. В. Келдиш, А. Н. Кишалов, Г. И. Кузмин, А. М. Лепилкин, Г. И. Майкапар, И. В. Н. Остослав.

Авиация: Енциклопедия. - М .: Голяма руска енциклопедия. Главен редактор Г.П. Свищов. 1994 .

въздушно витло Енциклопедия "Авиация"

въздушно витло- Ориз. 1. Схеми на витла. витло - лопастно витло за преобразуване на въртящия момент на двигателя в тягата на витлото. Монтира се на самолети, винтокрыли, аерошейни, кораби на въздушна възглавница, екраноплани и др. v… Енциклопедия "Авиация"

ВЪЗДУШЕН ВИЛО- лопатково витло, чиято работна среда е въздух. Пропелерът е обикновена система за задвижване на самолета. Морското витло по геометрията на лопатките и хидродинамичните характеристики са значително различни от авиацията и ... ... Морска енциклопедична справка

Пропелер, витло, в което радиално разположени профилирани лопатки, въртящи се, изхвърлят въздух и по този начин създават сила на тяга. В. в се състои от втулка, разположена на вала на двигателя, и лопатки с участък по протежение на ... ... Голяма съветска енциклопедия

въздушно витло- orasraigtis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. въздушен винт на работното колело; витло вок. Luftschraube, f; Пропелер, m; Saugschraube, f rus. витло, m; витло, m pranc. aero propulseur, m; hélice aérienne, f; hélice propulsive, f ... Fizikos terminų žodynas

Преди да бъдат разработени реактивните двигатели, всички самолети са имали витла, тоест витла, задвижвани от двигатели с вътрешно горене като автомобилите.

Всички перки на витлата имат форма на напречно сечение, което наподобява напречното сечение на крило на самолет. Докато витлото се върти, въздухът тече около предната повърхност на всяка перка по-бързо от задната. И се оказва, че налягането пред витлото е по-малко, отколкото зад него. Това създава сила на натиск напред. И величината на тази сила е толкова по-голяма, колкото по-висока е скоростта на въртене на витлото.

(На изображението по-горе) Въздушният поток се движи по-бързо по водещата повърхност на въртящата се перка на витлото. Това намалява предното въздушно налягане и принуждава самолета да се движи напред.

Самолет, задвижван от витло, излита във въздуха поради тягата, генерирана от въртенето на лопатките на витлото.

Краищата на въртящите се перки на витлото описват спирала във въздуха. Количеството въздух, което пропелерът прокарва през себе си, зависи от размера на лопатките и скоростта на въртене. Допълнителните лопатки и по-мощните двигатели могат да увеличат полезната производителност на витлото.

Защо лопатките на витлото са усукани?

Ако тези лопатки бяха плоски, въздухът щеше да бъде равномерно разпределен по повърхността им, причинявайки само съпротивление при въртене на витлото. Но когато лопатките са извити, въздушният поток в контакт с тяхната повърхност придобива своята посока във всяка точка на повърхността на острието. Тази форма на острието му позволява да реже въздуха по-ефективно и да поддържа най-благоприятното съотношение между тягата и въздушното съпротивление.

Пропелери с променлив ъгъл. Ъгълът, под който острието е монтирано в главината на главния ротор, се нарича ъгъл на наклон. При някои самолети този ъгъл може да бъде променен и по този начин да направи витлото да работи възможно най-полезно при различни условия на полет, тоест по време на излитане, изкачване или круиз.