Woraus der Propeller eines Leichtmotorflugzeugs besteht. So funktioniert der Propeller. Beschreibung des Flugzeugmodells

Der Propeller ist wichtig Teil von das Triebwerk und wie sehr es zu Triebwerk und Flugzeug passt, hängt von der Flugleistung des letzteren ab.

Neben der Wahl der geometrischen Parameter des Propellers sollte der Frage der Abstimmung der Drehzahlen von Propeller und Motor, also der Auswahl des Getriebes, Beachtung geschenkt werden.

Das Prinzip des Propellers

Das Propellerblatt führt eine komplexe Bewegung aus – translatorisch und rotatorisch. Die Geschwindigkeit des Schaufelelements ist die Summe der Umfangsgeschwindigkeit und der Translationsgeschwindigkeit (Fluggeschwindigkeit) - V

In jedem Abschnitt des Blattes ist die Geschwindigkeitskomponente V bleibt unverändert, und die Umfangsgeschwindigkeit hängt vom Wert des Radius ab, an dem sich der betrachtete Abschnitt befindet.

Daher nimmt mit abnehmendem Radius der Anstellwinkel des Strahls an den Abschnitt zu, während der Anstellwinkel des Abschnitts abnimmt und null oder negativ werden kann. Inzwischen ist bekannt, dass der Flügel bei Anstellwinkeln in der Nähe der Winkel maximaler aerodynamischer Qualität am effektivsten "arbeitet". Um das Blatt zu zwingen, mit dem geringsten Energieverbrauch den größten Schub zu erzeugen, muss der Winkel entlang des Radius variabel sein: kleiner am Ende des Blatts und größer in der Nähe der Drehachse - das Blatt muss verdreht werden.

Das Ausbreitungsgesetz von Profildicke und Drall entlang des Schneckenradius sowie die Form des Schneckenprofils werden bei der Auslegung der Schnecke bestimmt und später anhand des Einblasens im Windkanal verfeinert. Ähnliche Studien werden in der Regel in spezialisierten Konstruktionsbüros oder Instituten durchgeführt, die mit moderne Ausrüstung und Computereinrichtungen. Experimentelle Konstruktionsbüros sowie Amateurdesigner verwenden normalerweise bereits entwickelte Familien von Schrauben, geometrischen und aerodynamische Eigenschaften die in Form von dimensionslosen Koeffizienten dargestellt werden.

Hauptmerkmale

Schraubendurchmesser - D wird der Durchmesser des Kreises genannt, den die Enden seiner Blätter während der Rotation beschreiben.

Klingenbreite ist eine Sehne des Abschnitts bei einem gegebenen Radius. Die Berechnungen verwenden normalerweise die relative Klingenbreite

Dicke Klinge bei jedem Radius wird die größte Schnittdicke bei diesem Radius genannt. Die Dicke variiert entlang des Radius des Flügels und nimmt von der Mitte des Propellers zu seinem Ende ab. Unter relativer Dicke versteht man das Verhältnis der absoluten Dicke zur Breite der Klinge bei gleichem Radius:.

Der Einbauwinkel des Abschnitts des Blattes ist der Winkel, den die Sehne des gegebenen Abschnitts mit der Rotationsebene des Propellers bildet.

Blattsteigung h ist die Strecke, die dieser Abschnitt in axialer Richtung zurücklegt, wenn die Schraube eine Umdrehung um ihre Achse dreht und sich als Feststoff in die Luft schraubt.

Die Stufe und der Installationswinkel des Abschnitts hängen durch eine offensichtliche Beziehung zusammen:

Echte Propeller haben eine Steigung, die sich nach einem bestimmten Gesetz entlang des Radius ändert. Als charakteristischer Winkel des Blattes wird in der Regel der Einbauwinkel des bei 0,75R von der Drehachse des Rotors befindlichen Abschnitts als bezeichnet.

Gesponnene Klingen genannt die Änderung entlang des Radius der Winkel zwischen der Sehne des Abschnitts bei einem gegebenen Radius und der Sehne bei einem Radius von 0,75R, das heißt

Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden alle aufgeführten geometrischen Merkmale in der Regel grafisch als Funktion des aktuellen Schneckenradius dargestellt

Als Beispiel zeigt die folgende Abbildung Daten, die die Geometrie eines zweiblättrigen Festpropellers beschreiben:

Bewegt sich die mit der Umdrehungszahl rotierende Schnecke translatorisch mit einer Geschwindigkeit V dann wird es in einer Umdrehung den Weg passieren. Dieser Wert wird als Steigung der Schraube bezeichnet, und sein Verhältnis zum Durchmesser wird als relative Steigung der Schraube bezeichnet:

Die aerodynamischen Eigenschaften von Propellern werden in der Regel durch den dimensionslosen Schubbeiwert charakterisiert:

Leistungsfaktor

Und die Effizienz

Woher R- Luftdichte, in Berechnungen kann mit 0,125 kgf s 2 / m 4 . angenommen werden

Winkeldrehzahl der Schraube, U / s

D- Schraubendurchmesser, m

P und n- bzw. Schub und Leistung an der Propellerwelle, kgf, l. mit.

Die theoretische Grenze des Propellerschubs

Für den ALS-Designer ist es von Interesse, ungefähre Schätzungen des Schubs vorzunehmen, der durch Kraftwerk... Dieses Problem lässt sich leicht mit der Theorie eines idealen Propellers lösen, nach der der Propellerschub als Funktion von drei Parametern dargestellt wird: Motorleistung, Propellerdurchmesser und Fluggeschwindigkeit. Die Praxis hat gezeigt, dass der Schub von rationell gefertigten echten Propellern nur 15 - 25 % unter den theoretischen Grenzwerten liegt.

Die Ergebnisse der Berechnungen nach der Theorie eines idealen Propellers sind in der folgenden Grafik dargestellt, mit der Sie das Verhältnis von Schub zu Leistung in Abhängigkeit von der Fluggeschwindigkeit und dem Parameter bestimmen können N / D 2... Es ist zu erkennen, dass der Schub bei Geschwindigkeiten nahe Null stark vom Durchmesser des Propellers abhängt, jedoch selbst bei Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 100 km/h ist diese Abhängigkeit weniger stark. Darüber hinaus stellt die Grafik die Unvermeidlichkeit einer Abnahme des Propellerschubs in Bezug auf die Fluggeschwindigkeit visuell dar, die bei der Auswertung der Flugdaten eines ALS berücksichtigt werden muss.

basierend auf Materialien:
"Leitfaden für Konstrukteure von Amateurflugzeugen", Band 1, SibNIIA

Mangels vernünftiger Alternativen waren fast alle Flugzeuge der ersten Hälfte des letzten Jahrhunderts mit Kolbenmotoren und Propellern ausgestattet. Um die technischen und flugtechnischen Eigenschaften der Technologie zu verbessern, wurden neue Propellerdesigns vorgeschlagen, die bestimmte Merkmale aufwiesen. Mitte der dreißiger Jahre wurde ein völlig neues Design vorgeschlagen, das es ermöglichte, die gewünschten Fähigkeiten zu erhalten. Sein Autor war der niederländische Designer A.Ya. Decker.

Adriaan Jan Decker begann seine Tätigkeit im Bereich Schraubsysteme bereits in den zwanziger Jahren. Dann entwickelte er ein neues Laufraddesign für Windmühlen. Um die Haupteigenschaften zu verbessern, schlug der Erfinder vor, Flugzeuge zu verwenden, die einem Flugzeugflügel ähneln. 1927 wurde ein solches Laufrad in einer der Mühlen in den Niederlanden installiert und bald getestet. Zu Beginn des nächsten Jahrzehnts wurden drei Dutzend solcher Laufräder in Betrieb genommen und 1935 bereits mit 75 Mühlen ausgestattet.

Versuchsflugzeug mit Propeller A.Ya. Decker. Foto Oldmachinepress.com

In den frühen dreißiger Jahren, nachdem A.Ya. Dekker schlug vor, ähnliche Einheiten in der Luftfahrt zu verwenden. Nach seinen Berechnungen könnte ein spezielles Laufrad als Flugzeugpropeller verwendet werden. Bald wurde diese Idee in Form der notwendigen Dokumentation umrahmt. Außerdem kümmerte sich der Designer um die Erlangung eines Patents.

Die Verwendung eines nicht standardmäßigen Propellerdesigns, wie es vom Erfinder konzipiert wurde, hätte einige Vorteile gegenüber bestehende Systeme... Insbesondere wurde es möglich, die Geschwindigkeit der Propeller zu reduzieren und gleichzeitig ausreichend Schub zu erhalten. In dieser Hinsicht ist die Erfindung von A.Ya. Decker wird oft als "Low-Rotations-Propeller" bezeichnet. Diese Konstruktion wurde in Patenten auf die gleiche Weise benannt.

Die erste Patentanmeldung wurde 1934 eingereicht. Ende Juli 1936 A.Ya. Decker erhielt ein britisches Patent mit der Nummer 450990, das seine Priorität bei der Entwicklung des ursprünglichen Propellerpropellers bestätigte. Kurz bevor das erste Patent erteilt wurde, erschien eine weitere Anmeldung. Das zweite Patent wurde im Dezember 1937 erteilt. Wenige Monate zuvor hatte der niederländische Designer die Unterlagen an die Patentämter in Frankreich und den USA geschickt. Letzterer gab Anfang 1940 das Dokument US 2186064 heraus.

Schraubendesign der zweiten Version. Zeichnung aus Patent

Das britische Patent Nr. 450990 beschrieb eine ungewöhnliche Propellerkonstruktion, die in der Lage ist, eine ausreichende Leistung mit einer gewissen Verringerung der negativen Faktoren bereitzustellen. Der Konstrukteur schlug vor, eine große spitzbogige Schraubennabe zu verwenden, die sich sanft in sich beugen Rumpf des Flugzeugs. An ihm sollten große Klingen fest angebracht werden. ungewöhnliche Form... Es waren die ursprünglichen Konturen der Klingen, wie A.Ya. Decker, hätte zum gewünschten Ergebnis führen können.

Die Blätter des „Low-Speed“-Propellers mussten eine geringe Dehnung bei großer Sehnenlänge aufweisen. Sie mussten schräg zur Längsachse der Nabe montiert werden. Die Klinge erhielt ein aerodynamisches Profil mit einer verdickten Nase. Es wurde vorgeschlagen, die Spitze der Klinge geschwungen zu machen. Die Spitze befand sich fast parallel zur Drehachse der Schraube, und es wurde vorgeschlagen, die Hinterkante mit einem vorstehenden Endteil gekrümmt zu gestalten.

Interne Struktur der Schraube und des Getriebes. Zeichnung aus Patent

Das erste Projekt von 1934 beinhaltete die Verwendung von vier Klingen. Eine Schraube dieser Bauart musste auf einer vom Getriebe ausgehenden Welle mit den geforderten Eigenschaften montiert werden. Ein wesentlicher Bereich der Propellerblätter in Kombination mit dem aerodynamischen Profil soll für eine Schubsteigerung gesorgt haben. Dadurch wurde es möglich, im Vergleich zu einer herkömmlichen Propellerkonstruktion bei niedrigeren Drehzahlen ausreichend Schub zu erzielen.

Bereits nach der Anmeldung zum ersten Patent hat A.Ya. Dekker testete einen erfahrenen Propeller und zog bestimmte Schlussfolgerungen. Bei der Inspektion wurde festgestellt, dass die vorgeschlagene Konstruktion gewisse Nachteile hat. So divergierte der Luftstrom hinter dem Propeller zu den Seiten und nur ein kleiner Teil davon strömte am Rumpf entlang. Dies führte zu einer starken Verschlechterung der Leistungsfähigkeit der Heckruder. Also, in so wie es steht die Deckerschraube konnte in der Praxis nicht verwendet werden.

Die Weiterentwicklung des ursprünglichen Propellers führte zu einem aktualisierten Design mit einer Reihe wichtiger Unterschiede. Sie war es, die Gegenstand des zweiten britischen und des ersten amerikanischen Patents wurde. Interessanterweise beschrieb das Dokument aus den USA im Gegensatz zum englischen nicht nur die Schraube, sondern auch die Konstruktion ihrer Antriebe.

Flugzeug Fokker C.I - eine ähnliche Maschine wurde zu einem fliegenden Labor, um die Ideen von A.Ya zu testen. Decker. Foto Airwar.ru

Das aktualisierte Produkt Propeller mit niedriger Drehzahl sollte gleichzeitig zwei koaxiale Propeller mit entgegengesetzter Rotation enthalten. Der vordere Propeller sollte noch auf der Basis einer großen stromlinienförmigen Nabe gebaut werden. Die hinteren Rotorblätter mussten an einer zylindrischen Einheit vergleichbarer Abmessungen befestigt werden. Wie im vorherigen Projekt könnten der vordere Rotorspinner und der hintere Rotorring als Bugkonus des Flugzeugs dienen.

Beide Propeller sollten ähnlich gestaltete Flügel erhalten, was eine Weiterentwicklung der Entwicklungen des ersten Projekts war. Auch hier war es notwendig, stark gekrümmte Blätter mit niedrigem Aspektverhältnis mit einem entwickelten aerodynamischen Profil zu verwenden. Trotz der gepfeilten Eintrittskante nahm die Profillänge in Richtung von der Wurzel zur Spitze zu und bildete eine charakteristische Krümmung der Austrittskante.

Laut Beschreibung des Patents musste sich der vordere Rotor (von der Pilotenseite aus gesehen) gegen den Uhrzeigersinn drehen, der hintere Rotor im Uhrzeigersinn. Die Propellerblätter mussten entsprechend montiert werden. Die Anzahl der Blätter richtete sich nach den geforderten Eigenschaften des Propellers. Das Patent zeigte eine Konstruktion mit vier Flügeln an jedem Propeller, während der spätere Prototyp bekam eine größere Anzahl von Flugzeugen.

Beim Montageprozess der Originalschrauben können Sie die inneren Elemente des Produkts sehen. Foto Oldmachinepress.com

Das amerikanische Patent beschrieb die Konstruktion des ursprünglichen Getriebes, das es ermöglichte, das Drehmoment von einem Motor auf zwei gegenläufige Propeller zu übertragen. Es wurde vorgeschlagen, die Motorwelle mit dem Sonnenrad der ersten (hinteren) Planetenkontur des Getriebes zu verbinden. Mit Hilfe eines feststehenden Hohlrades wurde die Kraft auf die Satellitenräder übertragen. Ihr Träger war mit der vorderen Rotorwelle verbunden. Diese Welle war auch mit dem Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Der rotierende Träger seiner Satelliten war mit der Hohlwelle des Heckrotors verbunden. Diese Konstruktion des Getriebes ermöglichte es, die Drehzahl der Schnecken synchron zu regulieren und ihre Drehung in entgegengesetzte Richtungen sicherzustellen.

Nach der Idee des Erfinders sollte der Hauptschub durch die Flügel des vorderen Propellers erzeugt werden. Das Heck wiederum war für die korrekte Umlenkung der Luftströme verantwortlich und ermöglichte es, die in der Grundkonstruktion beobachteten negativen Auswirkungen zu beseitigen. Nach zwei koaxialen Propellern strömte der Luftstrom am Rumpf entlang und sollte normalerweise mit Rudern das Leitwerk anblasen. Um solche Ergebnisse zu erzielen, könnte der hintere Rotor eine reduzierte Drehzahl haben - etwa ein Drittel der Umdrehungen des vorderen Rotors.

Der ursprüngliche Propellerpropeller wurde unter Berücksichtigung der möglichen Einführung der Luftfahrttechnologie in neue Projekte erstellt und musste daher umfassende Tests durchführen. Anfang 1936 gründete Adriaan Jan Dekker seine eigene Firma, Syndicaat Dekker Octrooien, um den Originalpropeller zu testen und – falls erfolgreich – diese Erfindung in der Luftfahrtindustrie zu fördern.

Der fertige Propeller im Flugzeug. Foto Oldmachinepress.com

Ende März desselben Jahres erwarb das Dekker Syndicate ein in den Niederlanden gebautes Mehrzweck-Doppeldeckerflugzeug Fokker C.I. Diese Maschine mit einem maximalen Abfluggewicht von nur 1255 kg war mit einem BMW IIIa Benzinmotor mit einer Leistung von 185 PS ausgestattet. Mit einem Standard-Zweiblatt-Holzpropeller konnte er Geschwindigkeiten von bis zu 175 km / h erreichen und bis zu einer Höhe von 4 km aufsteigen. Nach einigen Umbaumaßnahmen und Einbau eines neuen Propellers sollte aus dem Doppeldecker ein fliegendes Labor werden. Im April 1937 wurde A.Ya. Dekker registrierte das aufgerüstete Flugzeug; er erhielt die Nummer PH-APL.

Während der Umstrukturierung verlor das Prototyp-Flugzeug seine normale Motorhaube und einige andere Teile. Stattdessen wurden ein Originalgetriebe und ein Paar "Langsamlaufpropeller" in der Rumpfnase platziert. Der vordere Rotor erhielt sechs Blätter, der hintere sieben. Basis des neuen Propellers ist ein Nabenpaar, das aus einem Aluminiumrahmen mit einer Haut aus dem gleichen Material zusammengesetzt ist. Die Klingen waren von einem ähnlichen Design. Im Zusammenhang mit der Montage der Schrauben veränderte die Nase des Autos ihre Form auf die auffälligste Weise. Dabei ragte die zylindrische Verkleidung des Heckrotors nicht über die Rumpfhaut hinaus.

Im selben Jahr 1937 begannen die Tests des fliegenden Labors mit dem Originalpropeller. Ihr Standort war der Flugplatz Ipenberg. Bereits in frühen Testphasen wurde festgestellt, dass Koaxialpropeller mit Blättern mit niedrigem Streckungsverhältnis tatsächlich den erforderlichen Schub erzeugen können. Mit ihrer Hilfe konnte das Auto Rollen und Joggen durchführen. Außerdem versuchten die Tester ab einer gewissen Zeit, das Auto in die Luft zu heben. Es ist bekannt, dass die erfahrene Fokker C.I mehrere Flüge absolvieren konnte, von einem vollwertigen Start war jedoch keine Rede.

Vorderansicht. Foto Oldmachinepress.com

Tests des Prototyp-Flugzeugs ermöglichten es, sowohl die Vor- als auch die Nachteile des ursprünglichen Projekts zu identifizieren. Es hat sich gezeigt, dass ein Paar gegenläufiger Propeller tatsächlich in der Lage ist, den erforderlichen Schub zu erzeugen. Gleichzeitig zeichnete sich die montierte Propellergruppe durch ihre relativ geringe Größe aus. Ein weiterer Konstruktionsvorteil war das reduzierte Geräusch, das durch Blätter mit niedrigem Seitenverhältnis erzeugt wird.

Es gab jedoch einige Probleme. Propeller A.Ya. Decker und das von ihm benötigte Getriebe unterschieden sich von bestehenden Mustern durch die unnötige Komplexität der Herstellung und Wartung. Darüber hinaus zeigte der auf der Fokker C.I installierte Versuchspropeller eine unzureichende Schubleistung. Er erlaubte dem Flugzeug, sich auf dem Boden zu bewegen und genug zu entwickeln schnelle Geschwindigkeit, aber sein Schub reichte für Flüge nicht aus.

Anscheinend wurden die Tests bis Anfang der vierziger Jahre fortgesetzt, führten jedoch mehrere Jahre lang nicht zu echten Ergebnissen. Weitere Arbeiten wurden durch den Krieg verhindert. Im Mai 1940 griff Hitler-Deutschland die Niederlande an, und nur wenige Tage später wurde ein Flugzeug-Prototyp mit ungewöhnlichen Propellern zur Trophäe des Angreifers. Deutsche Experten zeigten erwartungsgemäß Interesse an dieser Entwicklung. Bald wurde das fliegende Labor auf einen der Flugplätze bei Berlin geschickt.

Beim Starten des Motors begannen sich die Propeller zu drehen. Aufnahme aus der Wochenschau

Es gibt Informationen über einige Tests, die von deutschen Wissenschaftlern durchgeführt wurden, aber diese Tests endeten schnell genug. Berichten zufolge endete der allererste Versuch der Deutschen, das Flugzeug in die Luft zu heben, in einem Unfall. Sie restaurierten das Auto nicht, und dies war das Ende des kühnen Projekts. Das einzige Flugzeug, das mit einem Propeller mit niedriger Drehzahl ausgestattet war, konnte sich nicht von seiner besten Seite zeigen und ist daher von originale Idee verweigert. In Zukunft wurden nur noch Propeller des traditionellen Aussehens massiv verwendet.

Nach den Ideen des ursprünglichen Designs sollte der spezielle "Low Speed Propeller" eine vollwertige Alternative zu herkömmlichen Systemen werden. Im Unterschied zu ihnen in einer gewissen Komplexität könnte es Vorteile in Form kleinerer Abmessungen, geringerer Drehzahlen und geringerer Geräusche haben. Trotzdem hat die Konkurrenz nicht geklappt. Entwickelt von A.Ya. Dekker konnte nicht einmal den gesamten Testzyklus bestehen.

Vielleicht könnten die Originalpropeller mit Weiterentwicklung die gewünschten Eigenschaften aufweisen und in bestimmten Projekten der Luftfahrttechnik Anwendung finden. Die Fortsetzung der Arbeiten wurde jedoch aufgrund verschiedener Probleme und Umstände verlangsamt, und im Mai 1940 wurde das Projekt aufgrund des deutschen Angriffs gestoppt. Danach blieb die ungewöhnliche Idee endgültig ohne Zukunft. Später im verschiedene Länder vielversprechende Propellerdesigns wurden erneut ausgearbeitet, aber direkte Analoga des Adriaan Jan Decker-Systems wurden nicht geschaffen.

Basierend auf Materialien:
https://oldmachinepress.com/
http://anyskin.tumblr.com/
http://hdekker.info/
http://strangernn.livejournal.com/
https://google.com/patents/US2186064

G. V. Makhotkin

Propellerdesign

Luftpropeller hat sich einen Ruf als unersetzliches Antriebsgerät für schwimmende Hochgeschwindigkeitsfahrzeuge, die in flachen und bewachsenen Gewässern operieren, sowie für amphibische Schneemobile, die auf Schnee, Eis und Wasser arbeiten müssen, erworben. Wir haben bereits umfangreiche Erfahrungen im In- und Ausland gesammelt. Propelleranwendungen auf Hochgeschwindigkeits-Kleinbooten und Amphibien... So sind in unserem Land seit 1964 amphibische Schneemobile (Abb. 1) KB im. A. N. Tupolew. In den USA werden in Florida mehrere Zehntausend Airboats, wie die Amerikaner sie nennen, betrieben.

Das Problem, ein Hochgeschwindigkeits-Motorboot mit flachem Tiefgang mit einem Propeller zu bauen, interessiert weiterhin unsere Hobbyschiffbauer. Die am besten zugängliche Leistung für sie beträgt 20-30 Liter. mit. Daher werden wir die Hauptprobleme bei der Entwicklung eines Luftantriebs mit der Erwartung einer solchen Leistung betrachten.

Eine sorgfältige Bestimmung der geometrischen Abmessungen des Propellers ermöglicht die volle Nutzung der Motorleistung und einen Schub nahe dem Maximum der verfügbaren Leistung. In diesem Fall kommt der richtigen Wahl des Schneckendurchmessers eine besondere Bedeutung zu, von der nicht nur der Wirkungsgrad des Propellers in vielerlei Hinsicht abhängt, sondern auch der Geräuschpegel, der direkt durch die Größe der Umfangsgeschwindigkeiten verursacht wird.

Untersuchungen zur Abhängigkeit des Schubs von der Fahrgeschwindigkeit haben dies für die Umsetzung der Fähigkeiten des Propellers mit einer Leistung von 25 Litern festgestellt. mit. sie muss einen Durchmesser von ca. 2 m haben Um einen möglichst geringen Energieverbrauch zu gewährleisten, muss die Luft durch eine Düse mit größerem Querschnitt zurückgeworfen werden; in unserem speziellen Fall beträgt die von der Schnecke überstrichene Fläche ca. 3 m². Eine Reduzierung des Propellerdurchmessers auf 1 m zur Reduzierung des Geräuschpegels reduziert die vom Propeller überstrichene Fläche um das Vierfache, was trotz der Erhöhung der Geschwindigkeit im Jet zu einem Schubabfall an den Festmacherleinen um 37 % führt. . Leider ist es nicht möglich, diesen Schubabfall weder stufenweise noch durch die Anzahl der Schaufeln oder deren Breite zu kompensieren.

Mit zunehmender Bewegungsgeschwindigkeit nimmt der Traktionsverlust durch eine Verringerung des Durchmessers ab; somit ermöglicht eine Erhöhung der Drehzahlen die Verwendung kleinerer Propeller. Bei Propellern mit einem Durchmesser von 1 und 2 m, die bei einer Geschwindigkeit von 90 km / h maximalen Schub am Liegeplatz bieten, werden die Schubwerte gleich. Die Vergrößerung des Durchmessers auf 2,5 m, die Erhöhung der Traktion am Liegeplatz, führt bei Geschwindigkeiten über 50 km / h nur zu einer geringfügigen Erhöhung der Traktion. Im Allgemeinen hat jeder Betriebsdrehzahlbereich (bei einer bestimmten Motorleistung) seinen eigenen optimalen Schneckendurchmesser. Mit einer Leistungssteigerung bei konstanter Drehzahl nimmt der wirkungsgradoptimale Durchmesser zu.

Wie aus dem, was in Abb. 2 Diagramme, der Schub des Propellers mit einem Durchmesser von 1 m ist größer als der Schub des Wasserpropellers (Standard) des Außenbordmotors "Neptune-23" oder "Privet-22" bei Geschwindigkeiten über 55 km / h, und des Propellers mit 2 m Durchmesser - schon bei Geschwindigkeiten über 30 -35 km/h. Berechnungen zeigen, dass der Kraftstoffverbrauch eines Motors mit einem Propeller von 2 m Durchmesser bei einer Geschwindigkeit von 50 km / h um 20-25% geringer ist als der sparsamste Außenbordmotor "Privet-22".

Die Reihenfolge der Auswahl von Propellerelementen gemäß den angegebenen Diagrammen ist wie folgt. Der Durchmesser des Propellers wird in Abhängigkeit vom erforderlichen Schub an den Festmacherleinen bestimmt bei gegebene Macht auf der Schraubenwelle. Wenn das Motorboot in besiedelten Gebieten oder Gebieten mit Lärmbeschränkungen betrieben werden soll, entspricht der (für heute) akzeptable Geräuschpegel der Umfangsgeschwindigkeit - 160-180 m / s. Nachdem wir anhand dieser bedingten Norm und des Schneckendurchmessers die maximale Anzahl ihrer Umdrehungen bestimmt haben, bestimmen wir das Übersetzungsverhältnis von der Motorwelle zur Schneckenwelle.

Bei einem Durchmesser von 2 m beträgt der zulässige Geräuschpegel etwa 1500 U / min (bei einem Durchmesser von 1 m - etwa 3000 U / min); somit beträgt das Übersetzungsverhältnis bei einer Motordrehzahl von 4500 U/min etwa 3 (bei einem Durchmesser von 1 m - etwa 1,5).

Mit Hilfe der Grafik in Abb. 3 können Sie die Schubkraft des Propellers bestimmen, wenn Propellerdurchmesser und Motorleistung bereits ausgewählt wurden. Für unser Beispiel wird der Motor mit der höchsten verfügbaren Leistung ausgewählt - 25 PS. mit., und der Durchmesser des Propellers - 2 m Für diesen speziellen Fall beträgt die Schubgröße 110 kg.

Der Mangel an zuverlässigen Getrieben ist vielleicht die größte Hürde, die es zu überwinden gilt. Ketten- und Riementriebe, die von Laien unter handwerklichen Bedingungen hergestellt werden, sind in der Regel unzuverlässig und haben einen geringen Wirkungsgrad. Die Zwangsmontage direkt auf der Motorwelle führt dazu, dass der Durchmesser reduziert werden muss und folglich der Wirkungsgrad des Propellers reduziert wird.

Verwenden Sie zur Bestimmung der Blattbreite und -steigung das in Abb. 4. Ziehen Sie auf der horizontalen rechten Skala von dem Punkt, der der Kraft auf der Schneckenwelle entspricht, eine vertikale Linie, bis sie die Kurve schneidet, die dem zuvor gefundenen Schneckendurchmesser entspricht. Ziehen Sie vom Schnittpunkt eine horizontale Linie zum Schnittpunkt mit der Vertikalen, die von einem Punkt auf der linken Skala der Umdrehungszahl gezogen wird. Der resultierende Wert bestimmt die Abdeckung des zu entwickelnden Propellers (Flugzeughersteller nennen das Verhältnis der Summe der Breiten der Blätter zum Durchmesser).

Bei Zweiblattpropellern entspricht die Abdeckung dem Verhältnis der Blattbreite zum Propellerradius R. Oberhalb der Abdeckungswerte sind die Werte der optimalen Propellersteigungen angegeben. Für unser Beispiel ergibt sich: Überdeckung σ = 0,165 und relative Steigung (Verhältnis Steigung zu Durchmesser) h = 0,52. Für eine Schraube mit einem Durchmesser von 1 m = 0,50 m und h = 0,65. Ein Propeller mit einem Durchmesser von 2 m sollte 2-blättrig mit einer Blattbreite von 16,5% R sein, da die Abdeckung gering ist; ein Propeller mit einem Durchmesser von 1 m kann 6-blättrig mit einer Blattbreite von 50: 3 = 16,6% R oder ein 4-Blatt mit einer Blattbreite von 50: 2 = 25% R sein. Eine Erhöhung der Anzahl der Blätter wird eine zusätzliche Reduzierung des Geräuschpegels bewirken.

Bei hinreichender Genauigkeit kann davon ausgegangen werden, dass die Propellersteigung nicht von der Blattzahl abhängt. Wir geben die geometrischen Abmessungen einer Holzklinge mit einer Breite von 16,5% R an. Alle Abmessungen in der Zeichnungsabb. 5 sind als Prozentsatz des Radius angegeben. Zum Beispiel ist Abschnitt D 16,4% R und befindet sich bei 60% R. Der Akkord des Abschnitts ist in 10 gleiche Teile unterteilt, dh jeweils 1,64% R; die Socke ist durch 0,82 % R durchbrochen. Die Profil-Ordinaten in Millimetern werden durch Multiplizieren des Radius mit dem jeder Ordinate entsprechenden Prozentwert, d. h. mit 1,278, bestimmt; 1.690; 2.046 ... 0.548.

Umwandeln der Leistung (Drehmoment) des Motors in den Schub, der für die Vorwärtsbewegung von Flugzeugen, Schneemobilen, Segelflugzeugen, Luftkissenfahrzeugen erforderlich ist. Propeller können ziehend - sie werden am Flugzeug usw. vor dem Triebwerk (in Fahrtrichtung) installiert und schiebend - sie werden hinter dem Triebwerk platziert. Die Schnecken können einfach und doppelt koaxial sein, wenn zwei Schnecken übereinander angeordnet sind, geht der Schaft der oberen Schnecke durch die Hohlwelle der unteren Schnecke und sie drehen sich gegenläufig. Nach dem Verfahren zum Anbringen der Blätter an der Hülse gibt es Propeller: feste Steigung, deren Blätter mit der Hülse einstückig sind; variable Steigung - der gebräuchlichste Typ, dessen Flügel im Flug um einen bestimmten Winkel in der Hülse um die Achse gedreht werden können, der als Propellersteigung bezeichnet wird; reversibel, bei dem die Blätter im Flug in einem negativen Winkel eingestellt werden können, um einen Schub entgegen der Bewegung zu erzeugen (solche Blätter werden z. Ein Merkmal eines Flügelpropellers ist die Fähigkeit, die Blätter im Flug entlang des Luftstroms zu positionieren, so dass, wenn der Motor im Flug stoppt, der Luftwiderstand des Flugzeugs vom Propeller nicht erhöht wird. Die Anzahl der Propellerblätter reicht von 2 bis 6 für einzelne und bis zu 12 für koaxiale.

Die Arten von Propellern sind Hauptrotor und Heckrotor aufgetragen auf Hubschrauber, Drehflügler, Tragschrauber.

Enzyklopädie "Technik". - M.: Rosman. 2006 .

Flügelpropeller zur Umwandlung von Motordrehmoment in Propellerschub. Installiert in Flugzeugen, Drehflüglern, Schneemobilen, Hovercrafts, Ekranoplans usw.
V. ein. unterteilt; durch die Methode der Installation der Flügel - an den Propellern mit konstanter, fester und variabler Steigung (sie können Flügel oder Flügel umkehrbar sein); nach dem Schrittwechselmechanismus - mit mechanischem, elektrischem oder hydraulischem Antrieb; nach dem Arbeitsschema - direktes oder umgekehrtes Schema; konstruktionsbedingt - für ein-, koaxial, zweireihig, V. Jahrhundert. im Ring.
V. ein. besteht aus Klingen ( cm. Propellerblatt), Buchsen und können auch Änderungen der Propellersteigung beinhalten. V. ein. unterscheiden sich im Durchmesser D (0,5-6,2 m) und der Anzahl der Flügel k (2-12). Die Hülse wird verwendet, um die Messer zu befestigen und das Drehmoment von der Motorwelle zu übertragen. Der Neigungsänderungsmechanismus sorgt für eine Änderung des Winkels der Blätter im Flug.
1) V. ein. Bei unveränderter Steigung drehen sich die Blätter nicht um ihre Achsen.
2) V. Klingen ein. fester Pitch kann vor dem Flug auf den gewünschten Winkel eingestellt werden, aber während des Betriebs drehen sie sich nicht.
3) V. ein. Mit variabler Steigung können Sie den Winkel der Blätter über eine manuelle Steuerung oder automatisch über einen Geschwindigkeitsregler ändern. Der Regler hält eine gegebene Motordrehzahl aufrecht, indem er den Schritt durch Zuführen von Öl durch ein Kanalsystem zu den entsprechenden Hohlräumen des Steuermechanismus V steuert. c. mit hydraulischem Antrieb.
4) An der Wetterfahne V. die Blätter können stromabwärts installiert werden, um den aerodynamischen Widerstand zu verringern, wenn das Triebwerk im Flug zum Stillstand gebracht wird ( cm. Federung der Schraube).
5) Feder-umgekehrte V.-Klingen. kann auch in einer solchen Position eingestellt werden, in der beim Drehen negativer Schub erzeugt wird, der bei der Landung verwendet wird, um die Länge des Laufs und das Manövrieren auf dem Boden zu reduzieren ( cm. Schraubenumkehr).
Mechanische und elektrische Mechanismen zum Ändern der Tonhöhe haben eine große Trägheit und werden daher praktisch nicht verwendet. Die am weitesten verbreitete V. in. mit hydraulischem Antrieb.
1) V. ein. Bei einem hydraulischen Antrieb eines geraden Kreises werden die Schaufeln durch die Kräfte des Öldrucks auf eine kleine Steigung und durch die Fliehkräfte der Gegengewichte auf eine große Steigung eingestellt. Solche V. in. werden bei Motorleistungen bis 2000 kW eingesetzt.
2) Bei Leistungen über 2000 kW nimmt die Masse der Gegengewichte deutlich zu, daher werden V.V. verwendet. das umgekehrte Schema, bei dem die Schaufeln mit den durch den Öldruck erzeugten Kräften auf eine große Steigung und durch die Fliehkräfte der Schaufeln selbst auf eine kleine Steigung eingestellt werden.
- Ein einzelner Propeller hat eine Reihe von Blättern,
- koaxiales V. Jahrhundert. besteht aus zwei einzelnen Schrauben, die auf koaxialen Wellen montiert sind und sich in entgegengesetzte Richtungen drehen ( cm. Koaxialschraube),
- zweireihig V. Jahrhundert. besteht aus zwei einzelnen Schrauben, die nacheinander in die gleiche Richtung drehen.
- V. V. es hat einen profilierten Ring im Ring, dank dem zusätzliche Traktion erzeugt wird; effektiv bei niedrigen Geschwindigkeiten (bis 200 km / h).
Um den Luftwiderstand und die Leistungsverluste am Einlass zum V. in. Verkleidungen (elliptisch, konisch usw.) werden installiert, die die Buchse und die stumpfen Teile der Blätter abdecken. Im Osten Jahrhundert. Vereisungsschutzsysteme angebracht werden können.
Zu V. in. neue Generation gehören V. in. reduzierter Durchmesser mit einer großen Anzahl breiter, dünner säbelförmiger Klingen, die unangemessen Propfans genannt werden.
In der Anfangsphase der Entwicklung der Luftfahrt in der Luftwaffe. wurden hauptsächlich aus Holz hergestellt und in den folgenden Jahren wurden andere verwendet (Stahl, Titan, Aluminiumlegierungen, Verbundwerkstoffe usw.).
Um die Qualität von V. in. und miteinander vergleichen, hauptsächlich dimensionslos α und Potenz
(β) = N / (ρ) n3D5
(N -, (ρ) - Luftdichte, n - Rotordrehzahl)
und der Wirkungsgrad des Propellers
(η) = (αλ) / (β) ((λ) = V / nD - relativ, V - Fluggeschwindigkeit). V. Merkmale in. werden in Flugversuchen aus der Forschung von V.V. und deren Modelle im Windkanal, sowie theoretisch. Bei der Berechnung werden 2 Fälle unterschieden; Bestimmung der Form, Größe und Anzahl der Schaufeln nach den gegebenen Werten (α), (β) und (η) (direktes Problem) und Bestimmung von (α), (β) und (η) nach zur bekannten Geometrie von V. v. (inverses Problem).
Zum ersten Mal die Klinge von V. zu betrachten. wie vom russischen Ingenieur S. K. Dzhevetsky im Jahr 1892 vorgeschlagen, stellte er 1910 auch die Hypothese von flachen Abschnitten auf (jeder Abschnitt der Klinge gilt als). Durch Zerlegung der Auftriebskraft des Tragflügels dY und seines aerodynamischen Widerstands dX werden der Schub dP und die Drehwiderstandskraft dQ des betrachteten Blattelementes bestimmt und der Gesamtschub des Blattes und die Drehwiderstandskraft ( daher wird die zum Drehen des Schaufelblatts erforderliche Triebwerksleistung durch Integration entlang der Laufschaufel erhalten. Grundsätzlich werden die auf das Schaufelelement wirkenden Kräfte durch die Relativgeschwindigkeit W der Anströmung und deren geometrischen Anstellwinkel bestimmt
(α) r = (φ) -arctg (V / (ω) r),
(φ) - Einbauwinkel des Klingenelements.
Idealerweise beträgt die Anströmgeschwindigkeit
W = (ω) Xr + V,
wobei (ω) die Winkelgeschwindigkeit des Blattes ist, r der Radiusvektor des betrachteten Abschnitts ist, V der Fluggeschwindigkeitsvektor ist. Während der Bewegung schleift die Klinge mit, wodurch sie eine zusätzliche, induktive Geschwindigkeit w erhält. Als Ergebnis wird die wahre Geschwindigkeit Wn ,. Strömung um das Element und wahr ((α) n weichen vom Ideal ab. Die Berechnung von w und (α) n ist das Hauptproblem der Schraubentheorie.
In den Jahren 1910-1911 entwickelten G. Kh. Sabinin und B. N. Yuriev die Theorie von Dzhevetsky, einschließlich darin insbesondere einiger Bestimmungen der Theorie des idealen Propellers. Berechnungen von V. nach den erhaltenen Formeln stimmten sie mit den Versuchsergebnissen zufriedenstellend überein. 1912 schlug N. Ye. eine Wirbeltheorie vor, die eine genaue physikalische Darstellung des Betriebs einer Schraube und praktisch aller Berechnungen eines Wirbels liefert. begann auf der Grundlage dieser Theorie zu arbeiten.
Nach Schukowskis Theorie wird der Propeller durch ein System von angehängten und freien Wirbeln ersetzt. In diesem Fall werden die Blätter durch angebrachte Wirbel ersetzt, die in einen entlang der Propellerachse verlaufenden Wirbeln übergehen, und freie Wirbel fallen von der Hinterkante des Blattes ab, die im Allgemeinen eine spiralförmige Wirbelschicht bilden. Unter der Annahme, dass (ω) der Zusammenhang (ω) mit der Geschwindigkeitszirkulation um den Schaufelabschnitt ist. Die Hypothese von flachen Abschnitten mit kontinuierlicher Umströmung der Schaufel wurde experimentell durch das Zusammentreffen von Druckverteilungen über die Abschnitte der Schaufel einer rotierenden Leitschaufel bestätigt. und Flügel mit gleichen Querschnittsprofilen. Es stellte sich jedoch heraus, dass die Rotation die Ausbreitung des Strömungsabrisses über die Schaufeloberfläche und insbesondere die Verdünnung im Ablösebereich beeinflusst. Der am Ende der Schaufel beginnende Strömungsabrissbereich ähnelt einem rotierenden Rohr, das Vakuum darin wird kontrolliert Zentrifugalkraft und an der Innenseite der Klinge ist viel größer als am Flügel.
Bei (λ) 1 macht sich der Unterschied zwischen dem wahren (ω) und dem Mittelwert bemerkbar und die Berechnung der V. v. mit wahr (ω) wird ähnlich der Berechnung eines Flügels mit endlicher Spannweite ( cm. Flügeltheorie). Bei der Berechnung stark belasteter V. in. (bei einem großen Verhältnis von Leistung zu der von der Schnecke weggefegten Fläche) muss die Wirbelverformung berücksichtigt werden.
Da die Umfangsgeschwindigkeit von V. in. Translation kommt hinzu, der Einfluss der Kompressibilität von Luft wirkt sich vor allem auf das V. Jahrhundert aus. (führt zu einer Abnahme des Wirkungsgrades). Bei Unterschall-Schaufelspitzenumfangsgeschwindigkeit, Flugzeug-Translationsgeschwindigkeit und Unterschallgeschwindigkeit W ist die Wirkung der Luftkompressibilität auf (ω) schwach und beeinflusst nur die Strömung um das Blatt herum. Bei Unterschallflug und Überschallgeschwindigkeiten W an der Blattspitze (wenn die Kompressibilität des Mediums berücksichtigt werden muss) wird die VV-Theorie, die auf dem Schema der angebrachten (tragenden) Wirbel basiert, praktisch nicht anwendbar, und ein Übergang zum Tragflächenschema ist erforderlich. Ein solcher Übergang ist auch bei Unterschallgeschwindigkeit der Schaufelspitze erforderlich, wenn deren Breite groß genug ist. Experimentell in der UdSSR von V. v. und Korrekturen aufgrund der Kompressibilität von Luft wurden bei der Wahl der Durchmesser und der Anzahl der Flügel der Klimaanlage weit verbreitet verwendet. und zusammen mit der Wahl der Form der Blätter (insbesondere der Profile ihrer Querschnitte) ermöglichte es, die Flugeigenschaften von inländischen Flugzeugen, einschließlich derer, die am Großen Vaterländischen Krieg teilnahmen, zu verbessern.
In der ersten Phase der Beherrschung hoher Unterschallgeschwindigkeiten ist die Hauptaufgabe der Auslegung einer hohen Geschwindigkeit betrachtet die Schaffung von Propellern mit großem Durchmesser (bis zu 6 m) mit einem hohen Wirkungsgrad (Propeller 85%) bei maximaler Fluggeschwindigkeit. Die Eigenschaften von Tragflügeln bei hohen Überschallgeschwindigkeiten wurden zunächst experimentell an Propellern mit sogenannten dränierten Blättern ermittelt, und eines der Tragflügel hatte die Eigenschaften eines überkritischen Tragflügels (1949). Für die zweite Periode (ab den 60er Jahren) ist eine zusätzliche Anforderung charakteristisch - ein erhöhter Schub von V. in. beim Abheben. Zu diesem Zweck wurden Schaufeln mit erhöhten Krümmungsprofilen entwickelt. Weitere Entwicklung V. ein. mit der Entwicklung von Schrauben mit einer großen Anzahl breiter, dünner säbelförmiger Klingen verbunden. Mit zunehmender Anzahl und Breite der Schaufeln kommt der Umströmung ihrer Stoßteile, bei denen die Wirkung eines Profilgitters signifikant ist, eine große Bedeutung zu. Ein Mittel zur Reduzierung der Wellenimpedanz kann die Wahl der Form der Coca sein. Berechnungen und Experimente zeigen, dass bei Fluggeschwindigkeiten entsprechend der Mach-Flugzahl M. beigetragen von S. Sh. Bas-Dubov, B. P. Blyakhman, V. P. Vetchinkin, K. I. Zhdanov, G. M. Zaslavsky, V. V. Keldysh, A. N. Kishalov, G. I. Kuzmin , A. M. Lepilkin, G. I. Maykapar, I. V. Ostoslav.

Luftfahrt: Eine Enzyklopädie. - M.: Große russische Enzyklopädie. Chefredakteur G. P. Swischchev. 1994 .

Luftpropeller Enzyklopädie "Luftfahrt"

Luftpropeller- Reis. 1. Schemata von Propellern. Propeller - Flügelpropeller zur Umwandlung des Motordrehmoments in Propellerschub. Installiert in Flugzeugen, Drehflüglern, Aerosleds, Hovercrafts, Ekranoplans usw. v… Enzyklopädie "Luftfahrt"

LUFTPROPELLER- Flügelpropeller, dessen Arbeitsmedium Luft ist. Der Propeller ist ein gebräuchliches Flugzeugantriebssystem. Marine Propeller hinsichtlich der Geometrie der Schaufeln und hydrodynamischen Eigenschaften unterscheiden sich deutlich von der Luftfahrt und ... ... Enzyklopädische Meeresreferenz

Ein Propeller, ein Propeller, bei dem radial angeordnete profilierte Flügel, die sich drehen, Luft schleudern und dadurch eine Schubkraft erzeugen. V. ein. besteht aus einer Buchse auf der Motorwelle und Klingen mit einer Spannweite entlang der ... ... Große sowjetische Enzyklopädie

Luftpropeller- orasraigtis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Laufrad-Luftschraube; Propeller vok. Luftschraube, f; Propeller, m; Saugschraube, fr rus. Propeller, m; Propeller, m pran. Aero-Antrieb, m; helice aérienne, f; hélice propulsive, f ... Fizikos terminų žodynas

Vor der Entwicklung von Strahltriebwerken hatten alle Flugzeuge Propeller, also Propeller, die wie Autos von Verbrennungsmotoren angetrieben wurden.

Alle Propellerblätter haben eine Querschnittsform, die dem Querschnitt eines Flugzeugflügels ähnelt. Wenn sich der Propeller dreht, strömt Luft schneller um die Vorderseite jedes Flügels herum als um die Rückseite. Und es stellt sich heraus, dass der Druck vor dem Propeller geringer ist als dahinter. Dies erzeugt eine Vorwärtsschubkraft. Und die Größe dieser Kraft ist umso größer, je höher die Drehzahl des Propellers ist.

(Im Bild oben) Der Luftstrom bewegt sich schneller entlang der Vorderfläche des rotierenden Propellerblattes. Dies reduziert den vorderen Luftdruck und zwingt das Flugzeug, sich vorwärts zu bewegen.

Ein Propellerflugzeug hebt aufgrund des durch die Rotation der Propellerblätter erzeugten Schubs in die Luft ab.

Die Enden der rotierenden Propellerblätter beschreiben eine Spirale in der Luft. Die Luftmenge, die ein Propeller durch sich selbst antreibt, hängt von der Größe der Flügel und der Rotationsgeschwindigkeit ab. Zusätzliche Blätter und stärkere Motoren können die Nutzleistung des Propellers erhöhen.

Warum sind die Propellerblätter verdreht?

Wenn diese Blätter flach wären, würde die Luft gleichmäßig über ihre Oberfläche verteilt und würde nur einen Widerstand gegen die Drehung des Propellers verursachen. Wenn die Schaufeln jedoch gekrümmt sind, nimmt der mit ihrer Oberfläche in Kontakt stehende Luftstrom an jedem Punkt der Schaufeloberfläche ihre Richtung an. Diese Klingenform ermöglicht es, die Luft effizienter zu durchschneiden und das günstigste Verhältnis zwischen Schub und Luftwiderstand beizubehalten.

Verstellpropeller. Der Winkel, in dem das Blatt in der Hauptrotornabe montiert ist, wird als Pitch-Kegelwinkel bezeichnet. Bei einigen Flugzeugen kann dieser Winkel verändert werden und so die Propellerarbeit unter verschiedenen Flugbedingungen, also beim Start, Steig- oder Reiseflug, so nützlich wie möglich machen.