De qué está hecha la hélice de un avión con motor ligero. Cómo funciona la hélice. Descripción del modelo de avión
La hélice es fundamental parte de la planta de energía, y cuánto coincide con el motor y la aeronave dependen del rendimiento de vuelo de este último.
Además de la elección de los parámetros geométricos de la hélice, se debe prestar atención a la cuestión de coordinar el número de revoluciones de la hélice y el motor, es decir, la selección de la caja de cambios.
El principio de la hélice
La pala de la hélice realiza un movimiento complejo: traslacional y rotacional. La velocidad del elemento de la pala será la suma de la velocidad periférica y la traslación (velocidad de vuelo) - V
En cualquier sección de la pala, el componente de velocidad V se mantendrá sin cambios, y la velocidad periférica dependerá del valor del radio en el que se encuentra la sección considerada.
Por tanto, al disminuir el radio, el ángulo de aproximación del chorro a la sección aumenta, mientras que el ángulo de ataque de la sección disminuye y puede volverse cero o negativo. Mientras tanto, se sabe que el ala "funciona" con mayor eficacia en ángulos de ataque cercanos a los ángulos de máxima calidad aerodinámica. Por lo tanto, para forzar a la hoja a crear el mayor empuje con el menor consumo de energía, el ángulo debe ser variable a lo largo del radio: más pequeño en el extremo de la hoja y más grande cerca del eje de rotación; la hoja debe estar torcida.
La ley de propagación del grosor del perfil y la torsión a lo largo del radio del tornillo, así como la forma del perfil del tornillo, se determina durante el proceso de diseño de la hélice y se refina posteriormente sobre la base del soplado en túneles de viento. Estudios similares generalmente se llevan a cabo en oficinas de diseño especializadas o institutos equipados con equipo moderno e instalaciones informáticas. Las oficinas de diseño experimental, así como los diseñadores aficionados, suelen utilizar familias ya desarrolladas de tornillos, geométricos y características aerodinámicas que se representan en forma de coeficientes adimensionales.
Características principales
Diámetro del tornillo - D llamado el diámetro del círculo que describen los extremos de sus palas durante la rotación.
Ancho de la hoja es la cuerda de la sección en un radio dado. Los cálculos suelen utilizar el ancho relativo de la hoja
Hoja gruesa en cualquier radio, se denomina el mayor espesor de sección en este radio. El grosor varía a lo largo del radio de la pala, disminuyendo desde el centro de la hélice hasta su extremo. Se entiende por espesor relativo la relación entre el espesor absoluto y la anchura de la hoja en el mismo radio :.
El ángulo de instalación de la sección de la pala es el ángulo que forma la cuerda de la sección dada con el plano de rotación de la hélice.
Paso de la hoja H es la distancia que recorrerá esta sección en la dirección axial cuando el tornillo gire una revolución alrededor de su eje, atornillándose en el aire como un sólido.
El escalón y el ángulo de instalación de la sección están relacionados por una relación obvia:
Las hélices reales tienen un paso que varía a lo largo del radio de acuerdo con una determinada ley. Como ángulo característico de la pala, el ángulo de instalación de la sección ubicada a 0.75R del eje de rotación del rotor se toma, como regla, denotado como.
Cuchillas hiladas llamado el cambio a lo largo del radio de los ángulos entre la cuerda de la sección en un radio dado y la cuerda en un radio de 0.75R, es decir
Para facilitar su uso, todas las características geométricas enumeradas generalmente se representan gráficamente como una función del radio actual del tornillo. 
Como ejemplo, la siguiente figura muestra datos que describen la geometría de una hélice de paso fijo de dos palas:
Si el tornillo, girando con el número de revoluciones, se mueve traslacionalmente a una velocidad V luego, en una revolución, pasará el camino. Este valor se llama paso del tornillo, y su relación con el diámetro se llama paso relativo del tornillo:
Las propiedades aerodinámicas de las hélices generalmente se caracterizan por el coeficiente de empuje adimensional:
Factor de potencia
Y la eficiencia
Dónde R- densidad del aire, en los cálculos se puede tomar igual a 0,125 kgf s 2 / m 4
Velocidad angular de rotación del tornillo, rev / s
D- diámetro del tornillo, m
PAG y norte- respectivamente, empuje y potencia en el eje de la hélice, kgf, l. con.
El límite teórico del empuje de la hélice
Para el diseñador de ALS, es de interés realizar estimaciones aproximadas del empuje generado por planta de energía... Este problema puede resolverse fácilmente utilizando la teoría de una hélice ideal, según la cual el empuje de la hélice se representa en función de tres parámetros: potencia del motor, diámetro de la hélice y velocidad de vuelo. La práctica ha demostrado que el empuje de las hélices reales fabricadas de forma racional es solo entre un 15 y un 25% inferior a los valores límite teóricos.
Los resultados de los cálculos de acuerdo con la teoría de una hélice ideal se muestran en el siguiente gráfico, que le permite determinar la relación de empuje a potencia en función de la velocidad de vuelo y el parámetro. N / D 2... Se puede observar que a velocidades cercanas a cero, el empuje depende en gran medida del diámetro de la hélice, sin embargo, incluso a velocidades del orden de 100 km / h, esta dependencia es menos significativa. Además, el gráfico da una representación visual de la inevitabilidad de una disminución en el empuje de la hélice en términos de velocidad de vuelo, que debe tenerse en cuenta al evaluar los datos de vuelo de un ALS.
basado en materiales:
"Guía para diseñadores de aviones construidos por aficionados", Volumen 1, SibNIIA
Debido a la falta de alternativas razonables, casi todos los aviones de la primera mitad del siglo pasado estaban equipados con motores de pistón y hélices. Para mejorar las características técnicas y de vuelo de la tecnología, se propusieron nuevos diseños de hélices, que tenían ciertas características. A mediados de los años treinta se propuso un diseño completamente nuevo que permitía obtener las capacidades deseadas. Su autor fue el diseñador holandés A.Ya. Decker.
Adriaan Jan Decker comenzó su trabajo en el campo de los sistemas de tornillos en los años veinte. Luego desarrolló un nuevo diseño de impulsor para molinos de viento. Para mejorar las características principales, el inventor propuso utilizar aviones que se asemejen al ala de un avión. En 1927, se instaló un impulsor de este tipo en uno de los molinos de los Países Bajos y pronto se probó. A principios de la década siguiente, se pusieron en funcionamiento tres docenas de impulsores de este tipo, y en 1935 ya estaban equipados con 75 molinos.
Avión experimental con hélice A.Ya. Decker. Foto Oldmachinepress.com
A principios de los años treinta, después de probar e introducir un nuevo diseño en molinos, A.Ya. Dekker sugirió usar unidades similares en la aviación. Según sus cálculos, un impulsor de diseño especial podría usarse como hélice de avión. Pronto, esta idea se enmarcó en forma de la documentación necesaria. Además, el diseñador se encargó de obtener una patente.
El uso de un diseño de hélice no estándar, tal como lo concibió el inventor, debería haber dado algunas ventajas sobre sistemas existentes... En particular, fue posible reducir la velocidad de las hélices obteniendo un empuje suficiente. En este sentido, la invención de A.Ya. A menudo se hace referencia a Decker como "hélice de baja velocidad de rotación". Este diseño recibió el mismo nombre en las patentes.
La primera solicitud de patente se presentó en 1934. A finales de julio de 1936 A.Ya. Decker recibió una patente británica número 450990, lo que confirma su prioridad en la creación de la hélice de hélice original. Poco antes de que se emitiera la primera patente, apareció otra solicitud. La segunda patente se emitió en diciembre de 1937. Unos meses antes, el diseñador holandés había enviado los documentos a las oficinas de patentes de Francia y Estados Unidos. Este último emitió el documento US 2186064 a principios de 1940.
Diseño de tornillo de la segunda versión. Dibujo de patente
La patente británica nº 450990 describió un diseño de hélice inusual capaz de proporcionar un rendimiento suficiente con una cierta reducción de factores negativos. El diseñador sugirió usar un gran cubo de tornillo en forma de ojival, convirtiéndolo suavemente en inclinarse fuselaje de la aeronave. Se le iban a sujetar rígidamente grandes hojas. forma inusual... Eran los contornos originales de las hojas, como A.Ya. Decker, podría haber conducido al resultado deseado.
Las palas de la hélice de "baja velocidad" debían tener un alargamiento bajo con una longitud de cuerda grande. Debían montarse en ángulo con el eje longitudinal del buje. La hoja recibió un perfil aerodinámico con una nariz engrosada. Se propuso hacer un barrido con la punta de la hoja. La punta se ubicó casi paralela al eje de rotación del tornillo, y se propuso curvar el borde de salida con una parte de extremo sobresaliente.
Estructura interna del tornillo y engranaje. Dibujo de patente
El primer proyecto de 1934 implicó el uso de cuatro palas. Se tuvo que montar un tornillo de este diseño en un eje que se extendía desde la caja de cambios con las características requeridas. Un área significativa de las palas de la hélice en combinación con el perfil aerodinámico debería haber proporcionado un aumento en el empuje. Por lo tanto, fue posible obtener suficiente empuje a bajas revoluciones en comparación con un diseño de hélice tradicional.
Ya después de presentar una solicitud para la primera patente A.Ya. Dekker probó una hélice con experiencia y llegó a ciertas conclusiones. Durante la inspección, se encontró que el diseño propuesto tiene ciertas desventajas. Entonces, el flujo de aire detrás de la hélice divergió hacia los lados y solo una pequeña parte pasó a lo largo del fuselaje. Esto condujo a un fuerte deterioro de la eficiencia de los timones de cola. Así, en tal y como está el tornillo Decker no se pudo utilizar en la práctica.
Un mayor desarrollo de la hélice original condujo a la aparición de un diseño actualizado con una serie de diferencias importantes. Fue ella quien se convirtió en objeto de la segunda patente británica y la primera estadounidense. Curiosamente, el documento de Estados Unidos, a diferencia del inglés, describía no solo el tornillo, sino también el diseño de sus accionamientos.
Avión Fokker C.I: una máquina similar se convirtió en un laboratorio volador para probar las ideas de A.Ya. Decker. Foto Airwar.ru
El producto actualizado La hélice de baja velocidad de rotación debería haber incluido dos hélices coaxiales de rotación opuesta a la vez. Todavía se propuso construir la hélice delantera sobre la base de un gran eje aerodinámico. Las palas del rotor trasero debían estar unidas a una unidad cilíndrica de dimensiones comparables. Como en el proyecto anterior, el rotor del rotor delantero y el anillo del rotor trasero podrían servir como cono de morro del avión.
Se suponía que ambas hélices recibirían palas de un diseño similar, que era un desarrollo de los desarrollos del primer proyecto. Nuevamente, fue necesario utilizar palas de baja relación de aspecto significativamente curvadas con un perfil aerodinámico desarrollado. A pesar del borde de ataque barrido, la longitud del perfil aumentó en la dirección desde la raíz hasta la punta, formando una curvatura característica del borde de fuga.
Según la descripción de la patente, el rotor delantero tenía que girar en sentido antihorario (visto desde el lado del piloto) y el rotor trasero en sentido horario. Las palas de la hélice debían montarse adecuadamente. El número de palas dependía de las características requeridas de la hélice. La patente mostraba un diseño con cuatro palas en cada hélice, mientras que la última prototipo consiguió un mayor número de aviones.
En el proceso de montaje de los tornillos originales, se pueden ver los elementos internos del producto. Foto Oldmachinepress.com
La patente estadounidense describió el diseño de la caja de cambios original, que hizo posible transferir el par de un motor a dos hélices que giran en sentido contrario. Se propuso conectar el eje del motor al engranaje solar del primer contorno planetario (trasero) de la caja de cambios. Con la ayuda de una corona fijada en su lugar, se transmitió potencia a los engranajes satélite. Su portador estaba conectado al eje del rotor delantero. Este eje también estaba conectado al engranaje solar del segundo conjunto de engranajes planetarios. El portador giratorio de sus satélites estaba conectado al eje hueco del rotor trasero. Este diseño de la caja de cambios permitió regular sincrónicamente la velocidad de rotación de los tornillos, así como asegurar su rotación en direcciones opuestas.
Tal como lo concibió el inventor, el impulso principal debía ser creado por las palas de la hélice delantera. La parte trasera, a su vez, se encargó de la correcta redirección de los flujos de aire y permitió deshacerse de los efectos negativos observados en el diseño básico. Después de dos hélices coaxiales, el flujo de aire pasó a lo largo del fuselaje y normalmente debería soplar la unidad de cola con timones. Para obtener tales resultados, el rotor trasero podría tener una velocidad de rotación reducida, aproximadamente un tercio de las revoluciones del rotor delantero.
La hélice de hélice original se creó teniendo en cuenta la posible introducción de tecnología de aviación en nuevos proyectos y, por lo tanto, se requirió realizar pruebas completas. A principios de 1936, Adriaan Jan Dekker fundó su propia empresa, Syndicaat Dekker Octrooien, para probar la hélice original y, si tiene éxito, para promover esta invención en la industria de la aviación.
La hélice terminada en el avión. Foto Oldmachinepress.com
A finales de marzo del mismo año, Dekker Syndicate adquirió un avión biplano polivalente Fokker C.I de fabricación holandesa. Esta máquina con un peso máximo de despegue de solo 1255 kg estaba equipada con un motor de gasolina BMW IIIa con una potencia de 185 hp. Con una hélice de madera de dos palas estándar, podría alcanzar velocidades de hasta 175 km / hy elevarse a una altura de 4 km. Después de una reestructuración e instalación de una nueva hélice, se suponía que el biplano se convertiría en un laboratorio de vuelo. En abril de 1937, A.Ya. Dekker registró el avión mejorado; recibió el número PH-APL.
Durante la reestructuración, el avión prototipo perdió su capó regular y algunas otras partes. En lugar de ellos, se colocaron una caja de cambios original y un par de "hélices de baja velocidad" en la nariz del fuselaje. La hélice delantera recibió seis palas, la trasera, siete. La base de la nueva hélice es un par de bujes, ensamblados a partir de un marco de aluminio con revestimiento del mismo material. Las hojas tenían un diseño similar. En relación con la instalación de los tornillos, la nariz del automóvil cambió su forma de la manera más notable. En este caso, el carenado cilíndrico del rotor trasero no sobresalió más allá de la piel del fuselaje.
Las pruebas del laboratorio de vuelo con la hélice original comenzaron en el mismo año 1937. El sitio para ellos fue el aeródromo de Ipenberg. Ya en las primeras etapas de las pruebas, se descubrió que las hélices coaxiales con palas de baja relación de aspecto pueden crear el empuje requerido. Con su ayuda, el automóvil podría realizar rodaje y trote. Además, a partir de un momento determinado, los probadores intentaron levantar el automóvil en el aire. Se sabe que el experimentado Fokker C.I pudo completar varios vuelos, pero no se habló de un despegue en toda regla.
Vista frontal. Foto Oldmachinepress.com
Las pruebas del prototipo de avión permitieron identificar los pros y los contras del proyecto original. Se ha descubierto que un par de hélices que giran en sentido contrario son capaces de producir el empuje requerido. Al mismo tiempo, el grupo de hélices ensamblado se distinguió por su tamaño relativamente pequeño. Otra ventaja del diseño fue la reducción del ruido generado por las hojas de baja relación de aspecto.
Sin embargo, hubo algunos problemas. Hélice A.Ya. Decker y la caja de cambios que necesitaba se diferenciaban de las muestras existentes en la complejidad innecesaria de fabricación y mantenimiento. Además, la hélice experimental instalada en el Fokker C.I mostró un rendimiento de empuje insuficiente. Permitió que el avión se moviera en el suelo y se desarrollara lo suficiente. alta velocidad, pero su empuje fue insuficiente para los vuelos.
Al parecer, las pruebas continuaron hasta principios de los años cuarenta, pero durante varios años no dieron resultados reales. La guerra impidió seguir trabajando. En mayo de 1940, la Alemania de Hitler atacó los Países Bajos, y pocos días después un avión experimental con hélices inusuales se convirtió en un trofeo del agresor. Se esperaba que los expertos alemanes mostraran interés en este desarrollo. Pronto, el laboratorio de vuelo fue enviado a uno de los aeródromos cerca de Berlín.
Arrancando el motor, las hélices comenzaron a girar. Disparo de un noticiero
Hay información sobre algunas pruebas realizadas por científicos alemanes, pero estas pruebas terminaron con bastante rapidez. Según algunos informes, el primer intento de los alemanes de levantar el avión en el aire terminó en un accidente. No restauraron el coche, y este fue el final del atrevido proyecto. El único avión equipado con hélice de baja velocidad de rotación, no pudo mostrar su mejor lado y, por lo tanto, desde idea original se negó. En el futuro, solo se utilizaron masivamente hélices de apariencia tradicional.
De acuerdo con las ideas detrás del diseño original, la "hélice de baja velocidad" especial se convertiría en una alternativa completa a los sistemas tradicionales. A diferencia de ellos en cierta complejidad, podría tener ventajas en forma de dimensiones más pequeñas, revoluciones reducidas y ruido reducido. Sin embargo, la competencia no funcionó. Desarrollado por A.Ya. Dekker ni siquiera pudo pasar todo el ciclo de prueba.
Quizás, con un mayor desarrollo, las hélices originales podrían mostrar las características deseadas y encontrar aplicación en ciertos proyectos de tecnología aeronáutica. Sin embargo, la continuación de las obras se ralentizó debido a diversos problemas y circunstancias, y en mayo de 1940 el proyecto se detuvo debido al ataque alemán. Después de eso, la idea inusual finalmente se quedó sin futuro. Más tarde diferentes paises Se elaboraron nuevamente diseños prometedores de hélices, pero no se crearon análogos directos del sistema Adriaan Jan Decker.
Basado en materiales:
https://oldmachinepress.com/
http://anyskin.tumblr.com/
http://hdekker.info/
http://strangernn.livejournal.com/
https://google.com/patents/US2186064
G.V. Makhotkin
Diseño de hélice
Hélice de aire se ha ganado la reputación de ser un dispositivo de propulsión insustituible para embarcaciones flotantes de alta velocidad que operan en aguas poco profundas y cubiertas de maleza, así como para motos de nieve anfibias, que deben trabajar sobre nieve, hielo y agua. Ya hemos acumulado una experiencia considerable tanto en nuestro país como en el exterior. aplicaciones de hélice en pequeñas embarcaciones de alta velocidad y anfibios... Entonces, desde 1964 en nuestro país, las motos de nieve anfibias (Fig. 1) KB im. A. N. Tupolev. En los Estados Unidos, varias decenas de miles de hidroaviones, como los llaman los estadounidenses, operan en Florida.
El problema de crear una lancha a motor de gran calado y alta velocidad con hélice sigue interesando a nuestros constructores navales aficionados. La potencia más accesible para ellos es de 20 a 30 litros. con. Por lo tanto, consideraremos los principales problemas del diseño de una unidad de propulsión aérea con la expectativa de tal potencia.
La determinación cuidadosa de las dimensiones geométricas de la hélice permitirá el uso completo de la potencia del motor y obtendrá un empuje cercano al máximo para la potencia disponible. En este caso, la elección correcta del diámetro del husillo será de especial importancia, de la que no solo depende en muchos aspectos la eficiencia de la hélice, sino también el nivel de ruido, que es provocado directamente por la magnitud de las velocidades periféricas.
Los estudios de la dependencia del empuje de la velocidad de desplazamiento han establecido que para la implementación de las capacidades de la hélice con una potencia de 25 litros. con. debe tener un diámetro de aproximadamente 2 m Para garantizar el menor consumo de energía, el aire debe ser devuelto por un chorro con un área de sección transversal más grande; en nuestro caso particular, el área barrida por el tornillo será de unos 3 m². Reducir el diámetro de la hélice a 1 m para reducir el nivel de ruido reducirá 4 veces el área barrida por la hélice, y esto, a pesar del aumento de velocidad en el jet, provocará una caída del empuje en las líneas de amarre en un 37%. . Desafortunadamente, no es posible compensar esta disminución en el empuje ni por paso, ni por el número de palas, ni por su ancho.
Con un aumento en la velocidad de movimiento, la pérdida de tracción debido a una disminución en el diámetro disminuye; por tanto, aumentar las velocidades permite utilizar hélices más pequeñas. Para hélices con un diámetro de 1 y 2 m, que proporcionan el máximo empuje en el amarre, a una velocidad de 90 km / h, los valores de empuje se igualan. Aumentando el diámetro hasta 2,5 m, aumentando la tracción en el amarre, sólo se obtiene un ligero aumento de tracción a velocidades superiores a 50 km / h. En general, cada rango de velocidades de funcionamiento (a una determinada potencia del motor) tiene su propio diámetro de tornillo óptimo. Con un aumento de potencia a velocidad constante, aumenta el diámetro óptimo en términos de eficiencia.
Como se desprende de lo que se muestra en la Fig. 2, el empuje de la hélice con un diámetro de 1 m es mayor que el empuje de la hélice de agua (estándar) del motor fueraborda Neptune-23 o Privet-22 a velocidades superiores a 55 km / h, y la hélice con un diámetro de 2 m - ya a velocidades superiores a 30-35 km / h. Los cálculos muestran que a una velocidad de 50 km / h, el consumo de combustible por kilómetro de un motor con una hélice con un diámetro de 2 m será un 20-25% menor que el motor fueraborda más económico "Privet-22".
La secuencia de selección de los elementos de la hélice de acuerdo con los gráficos dados es la siguiente. El diámetro de la hélice se determina dependiendo del empuje requerido en las líneas de amarre en dado poder en el eje del tornillo. Si se supone que la lancha debe operarse en áreas pobladas o áreas donde hay restricciones de ruido, el nivel de ruido aceptable (por hoy) corresponderá a la velocidad periférica: 160-180 m / s. Habiendo determinado, en base a esta norma condicional y el diámetro del tornillo, el número máximo de sus revoluciones, estableceremos la relación de transmisión desde el eje del motor al eje del tornillo.
Para un diámetro de 2 m, el nivel de ruido permitido será de aproximadamente 1500 rpm (para un diámetro de 1 m - aproximadamente 3000 rpm); por lo tanto, la relación de transmisión a una velocidad del motor de 4500 rpm será de aproximadamente 3 (para un diámetro de 1 m, aproximadamente 1,5).
Usando el gráfico de la Fig. 3, podrá determinar la cantidad de empuje de la hélice si ya se han seleccionado el diámetro de la hélice y la potencia del motor. Para nuestro ejemplo, se selecciona el motor de mayor potencia disponible: 25 hp. con., y el diámetro de la hélice - 2 m Para este caso particular, la magnitud del empuje es de 110 kg.
La falta de cajas de cambios fiables es quizás el mayor obstáculo a superar. Como regla general, las transmisiones por cadena y correa fabricadas por aficionados en condiciones artesanales no son confiables y tienen baja eficiencia. La instalación forzada directamente sobre el eje del motor conlleva la necesidad de reducir el diámetro y, en consecuencia, reducir la eficiencia de la hélice.
Para determinar el ancho y el paso de la hoja, use el nomograma que se muestra en la Fig. 4. En la escala horizontal derecha desde el punto correspondiente a la potencia en el eje del tornillo, trazar una línea vertical hasta que se cruce con la curva correspondiente al diámetro del tornillo encontrado anteriormente. Desde el punto de intersección, dibuje una línea horizontal hasta la intersección con la vertical dibujada desde un punto en la escala izquierda del número de revoluciones. El valor resultante determina la cobertura de la hélice que se está diseñando (los fabricantes de aviones llaman a la relación entre la suma de los anchos de las palas y el diámetro).
Para hélices de dos palas, la cobertura es igual a la relación entre el ancho de la pala y el radio de la hélice R. Por encima de los valores de cobertura, se indican los valores de los pasos óptimos de la hélice. Para nuestro ejemplo, se obtiene lo siguiente: cobertura σ = 0,165 y paso relativo (relación de paso a diámetro) h = 0,52. Para un tornillo con un diámetro de 1 m σ = 0,50 my h = 0,65. Una hélice con un diámetro de 2 m debe ser de 2 palas con un ancho de pala de 16,5% R, ya que la cobertura es pequeña; una hélice con un diámetro de 1 m puede tener 6 palas con un ancho de pala de 50: 3 = 16,6% R o 4 palas con un ancho de pala de 50: 2 = 25% R. Un aumento en el número de palas dar una reducción adicional en el nivel de ruido.
Con un grado de precisión suficiente, se puede suponer que el paso de la hélice no depende del número de palas. Damos las dimensiones geométricas de una hoja de madera con un ancho de 16,5% R. Todas las dimensiones en el dibujo fig. 5 se dan como porcentaje del radio. Por ejemplo, la sección D es 16,4% R, ubicada al 60% R. La cuerda de la sección se divide en 10 partes iguales, es decir, 1,64% R cada una; el calcetín está roto 0,82% R. Las ordenadas del perfil en milímetros se determinan multiplicando el radio por el valor porcentual correspondiente a cada ordenada, es decir, por 1,278; 1.690; 2.046 ... 0.548.
Convertir la potencia (torque) del motor en el empuje requerido para el movimiento hacia adelante de aviones, motos de nieve, planeadores, aerodeslizadores. Las hélices pueden tirar: están instaladas en la aeronave, etc.en frente del motor (en la dirección de desplazamiento) y empujando: se colocan detrás del motor. Los tornillos pueden ser coaxiales simples y dobles, cuando dos tornillos están ubicados uno encima del otro, el eje del tornillo superior pasa a través del eje hueco del tornillo inferior y giran en direcciones opuestas. Según el método de unir las palas al manguito, existen hélices: paso fijo, cuyas palas están integradas en el manguito; paso variable: el tipo más común, cuyas palas en vuelo se pueden girar en el manguito alrededor del eje en un cierto ángulo, llamado paso de la hélice; reversible, en el que en vuelo las palas se pueden colocar en un ángulo negativo para crear un empuje dirigido en la dirección opuesta al movimiento (tales palas se utilizan, por ejemplo, para un frenado efectivo y reducir la longitud de carrera del avión durante el aterrizaje). Una característica de la hélice de paletas es la capacidad de colocar las palas a lo largo del flujo de aire en vuelo, de modo que cuando el motor se detiene en vuelo, no aumenta la resistencia del avión desde la hélice. El número de palas de hélice es de 2 a 6 para las simples y hasta 12 para las coaxiales.
Los tipos de hélices son rotor principal y rotor de cola aplicado en helicópteros, helicópteros, autogiros.
Enciclopedia "Técnicas". - M.: Rosman. 2006 .
Hélices de paletas para convertir el par motor en empuje de la hélice. Instalado en aviones, helicópteros, motos de nieve, aerodeslizadores, ekranoplans, etc.
V. pulg. subdividido por el método de instalación de las palas, en las hélices de un paso constante, fijo y variable (pueden ser de paleta o de paleta reversible); de acuerdo con el mecanismo de cambio de paso, con un accionamiento mecánico, eléctrico o hidráulico; de acuerdo con el esquema de trabajo: esquema directo o inverso; por diseño: para una, coaxial, doble fila, siglo V. en el ring.
V. pulg. consta de cuchillas cm. Pala de la hélice), casquillos y también puede incluir cambios de paso de la hélice. V. pulg. difieren en el diámetro D (0,5-6,2 m) y el número de hojas k (2-12). El manguito se utiliza para sujetar las cuchillas y transmitir el par desde el eje del motor. El mecanismo de cambio de tono proporciona un cambio en el ángulo de las palas en vuelo.
1)
V. pulg. paso sin cambios, las palas no giran alrededor de sus ejes.
2)
V. hojas adentro. El paso fijo se puede establecer en el ángulo deseado antes del vuelo, pero durante el funcionamiento no giran.
3)
V. pulg. paso variable, puede cambiar el ángulo de las palas usando un sistema de control manual o automáticamente usando un controlador de velocidad. El regulador mantiene una determinada velocidad del motor controlando el paso suministrando aceite a través de un sistema de canales a las correspondientes cavidades del mecanismo de control V. c. con accionamiento hidráulico.
4)
En la veleta V. las palas se pueden instalar aguas abajo para reducir la resistencia aerodinámica cuando el motor se ve obligado a detenerse en vuelo ( cm. Plumado del tornillo).
5)
Cuchillas de V. en forma de pluma invertida. También se puede colocar en una posición en la que, cuando gira, se crea un empuje negativo, que se utiliza en el aterrizaje para reducir la longitud de la carrera y la maniobra en el suelo ( cm. Inversión de tornillo).
Los mecanismos mecánicos y eléctricos para cambiar el tono tienen una gran inercia y, por lo tanto, prácticamente no se utilizan. La V. en. con accionamiento hidráulico.
1)
V. pulg. con un accionamiento hidráulico de circuito recto, las palas se colocan en un paso pequeño utilizando las fuerzas creadas por la presión del aceite, y en un paso grande por las fuerzas centrífugas de los contrapesos. Tal V. en. se utilizan con potencias de motor de hasta 2000 kW.
2)
A potencias superiores a 2000 kW, la masa de los contrapesos aumenta significativamente; por lo tanto, se utilizan V.V. el esquema inverso, en el que las palas se colocan en un paso grande utilizando las fuerzas creadas por la presión del aceite, y en un paso pequeño, por las fuerzas centrífugas de las propias palas.
- Una sola hélice tiene una fila de palas,
- coaxial siglo V. consta de dos tornillos simples montados en ejes coaxiales y que giran en direcciones opuestas ( cm. Tornillo coaxial),
- siglo V. de dos hileras. consta de dos tornillos simples, uno tras otro y que giran en el mismo sentido.
- v. v. tiene un anillo perfilado en el anillo, gracias al cual se creará tracción adicional; efectivo a bajas velocidades (hasta 200 km / h).
Para reducir la resistencia aerodinámica y las pérdidas de potencia en la entrada de V. in. Se instalan carenados (elípticos, cónicos, etc.) que cubren el buje y las partes cercanas a tope de las palas. En el siglo este. Se pueden colocar sistemas antihielo.
A V. en. la nueva generación incluye V. en. diámetro reducido con una gran cantidad de hojas anchas y delgadas en forma de sable, que se llaman sin razón propfans.
En el período inicial del desarrollo de la aviación en la fuerza aérea. fueron hechos principalmente de madera, y en años posteriores se utilizaron otros (acero, titanio, aleaciones de aluminio, materiales compuestos, etc.).
Para evaluar la calidad de V. in. y comparándolos entre sí, principalmente α adimensional y poder
(β) = N / (ρ) n3D5
(N -, (ρ) - densidad del aire, n - velocidad del rotor)
y la eficiencia de la hélice
(η) = (αλ) / (β) ((λ) = V / nD - relativa, V - velocidad de vuelo). V. características en. se determinan en pruebas de vuelo, a partir de la investigación de V.V. y sus modelos en túneles de viento, así como teóricamente. Al calcular, se distinguen 2 casos; determinación de la forma, tamaño y número de hojas de acuerdo con los valores dados (α), (β) y (η) (problema directo) y determinación de (α), (β) y (η) de acuerdo con a la conocida geometría de V. v. (problema inverso).
Por primera vez para considerar la espada de V. como sugirió el ingeniero ruso S. K. Dzhevetsky en 1892, también propuso la hipótesis de las secciones planas en 1910 (cada sección de la hoja se considera como). Al descomponer la fuerza de elevación del perfil dY y su resistencia aerodinámica dX, se determinan el empuje dP y la fuerza dQ de resistencia a la rotación del elemento de pala considerado, y el empuje total de la pala y la fuerza de resistencia a su rotación ( por lo tanto, la potencia del motor requerida para hacer girar el perfil aerodinámico) se obtiene mediante la integración a lo largo de la pala. Básicamente, las fuerzas que actúan sobre el elemento de pala están determinadas por la velocidad relativa W del flujo incidente y su ángulo geométrico de ataque.
(α) r = (φ) -arctg (V / (ω) r),
(φ) - ángulo de instalación del elemento de hoja.
Idealmente, la velocidad del flujo incidente es
W = (ω) Xr + V,
donde (ω) es la velocidad angular de la pala, r es el vector de radio de la sección considerada, V es el vector de velocidad de vuelo. Durante su movimiento, la hoja se arrastra, dándole una velocidad inductiva adicional w. Como resultado, la verdadera velocidad Wн,. fluyen alrededor del elemento y el verdadero ((α) n difiere del ideal. El cálculo de w y (α) n es el principal problema de la teoría del tornillo.
En 1910-1911 G. Kh. Sabinin y B. N. Yuriev desarrollaron la teoría de Dzhevetsky, incluyendo en ella, en particular, algunas disposiciones de la teoría de la hélice ideal. Los cálculos de V. según las fórmulas que obtuvieron, coincidieron satisfactoriamente con los resultados experimentales. En 1912, N. Ye. Propuso una teoría del vórtice, que da una representación física precisa del funcionamiento de un tornillo y prácticamente todos los cálculos de un vórtice. comenzó a llevarse a cabo sobre la base de esta teoría.
Según la teoría de Zhukovsky, la hélice es reemplazada por un sistema de vórtices unidos y libres. En este caso, las palas son reemplazadas por vórtices adheridos, que se convierten en uno que corre a lo largo del eje de la hélice, y los vórtices libres descienden desde el borde de salida de la pala, generalmente formando una lámina de vórtice helicoidal. Bajo el supuesto de que (ω) es la conexión (ω) con la circulación de la velocidad alrededor de la sección de la pala. La hipótesis de secciones planas con un flujo continuo alrededor de la pala fue confirmada experimentalmente por la coincidencia de distribuciones de presión sobre las secciones de la pala de una paleta giratoria. y alas con los mismos perfiles transversales. Sin embargo, resultó que la rotación afecta la propagación de la pérdida de flujo sobre la superficie de la pala y, en particular, la rarefacción en la región de separación. La región de separación de flujo que comienza en el extremo de la cuchilla es similar a una tubería giratoria, el vacío en ella está controlado fuerza centrífuga y en el interior de la hoja es mucho más grande que en el ala.
En (λ) 1, la diferencia entre el verdadero (ω) y la media se vuelve notable, y el cálculo de V. v. con verdadero (ω) se vuelve similar al cálculo de un ala de un tramo finito ( cm. Teoría del ala). Al calcular V. pulg. (con una gran relación de potencia a la superficie barrida por el tornillo) se debe tener en cuenta la deformación del vórtice.
Debido al hecho de que la velocidad circunferencial de V. in. Se agrega traslacional, la influencia de la compresibilidad del aire afecta en primer lugar en el siglo V. (conduce a una disminución de la eficiencia). A la velocidad periférica subsónica de la punta de la pala, la velocidad de traslación de la aeronave y la velocidad subsónica W, el efecto de la compresibilidad del aire en (ω) es débil y afecta solo al flujo alrededor de la pala. En el caso de vuelo subsónico y velocidades supersónicas W en la punta de la pala (cuando es necesario tener en cuenta la compresibilidad del medio), la teoría de una alta velocidad, basada en el esquema de vórtices adjuntos (portadores), se vuelve prácticamente inaplicable, y se requiere una transición al esquema de la superficie de apoyo. Esta transición también es necesaria a una velocidad subsónica de la punta de la hoja, si su ancho es lo suficientemente grande. Obtenido experimentalmente en la URSS por V. v. y las correcciones debidas a la compresibilidad del aire fueron ampliamente utilizadas en la elección de los diámetros y número de palas de aire acondicionado. y junto con la elección de la forma de las palas (especialmente los perfiles de sus secciones transversales) permitió mejorar las características de vuelo de las aeronaves domésticas, incluidas las que participaron en la Gran Guerra Patria.
Durante el primer período de dominio de altas velocidades subsónicas, la tarea principal de diseñar una alta velocidad consideró la creación de hélices de gran diámetro (hasta 6 m) con una alta eficiencia (Propeller 85%) a máxima velocidad de vuelo. Las características de las aspas aerodinámicas a altas velocidades transónicas se obtuvieron por primera vez de forma experimental en hélices con las llamadas palas drenadas, y una de las aspas aerodinámicas tenía las propiedades de una superficie aerodinámica supercrítica (1949). Para el segundo período (a partir de los años 60) es característico un requisito adicional: un mayor empuje de V. en el despegue. Para ello, se han desarrollado palas con perfiles de curvatura aumentados. Mayor desarrollo V. pulg. asociado con el desarrollo de tornillos con una gran cantidad de hojas anchas y delgadas en forma de sable. Con un aumento en el número y ancho de las palas, el flujo alrededor de sus partes de tope, donde el efecto de una celosía de perfiles es significativo, adquiere una gran importancia. Un medio de reducir la impedancia de onda puede ser la elección de la forma de la coca. Los cálculos y experimentos muestran que a velocidades de vuelo correspondientes al número de vuelo de Mach M. contribución de 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. Ostoslavsky, N. N. Polyakov, D. V. Khalezov.
Aviación: una enciclopedia. - M.: Gran enciclopedia rusa. El editor jefe G.P. Svishchev. 1994 .
hélice de aire Enciclopedia "Aviación"
hélice de aire- Arroz. 1. Esquemas de hélices. hélice - hélice de paletas para convertir el par motor en empuje de la hélice. Instalado en aviones, helicópteros, aerodeslizadores, aerodeslizadores, ekranoplans, etc. v… Enciclopedia "Aviación"
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HÉLICE DE AIRE- hélice de paletas, cuyo medio de trabajo es el aire. La hélice es un sistema de propulsión de aviones común. Marine Propeller en la geometría de las palas y las características hidrodinámicas son significativamente diferentes de la aviación y ... ... Referencia enciclopédica marina
Una hélice, una hélice, en la que las palas perfiladas ubicadas radialmente, giran, lanzan aire y, por lo tanto, crean una fuerza de empuje. V. pulg. consta de un casquillo ubicado en el eje del motor, y palas con un tramo a lo largo del ... ... Gran enciclopedia soviética
hélice de aire- orasraigtis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. hélice del impulsor; hélice vok. Luftschraube, f; Hélice, m; Saugschraube, f rus. hélice, m; hélice, m pranc. aero propulseur, m; hélice aérienne, f; hélice propulsive, f ... Fizikos terminų žodynas
Antes de que se desarrollaran los motores a reacción, todos los aviones tenían hélices, es decir, hélices impulsadas por motores de combustión interna como los automóviles.
Todas las palas de la hélice tienen una forma de sección transversal que se asemeja a la sección transversal del ala de un avión. A medida que la hélice gira, el aire fluye alrededor de la superficie frontal de cada pala más rápido que la trasera. Y resulta que la presión delante de la hélice es menor que detrás de ella. Esto crea una fuerza de empuje hacia adelante. Y la magnitud de esta fuerza es mayor cuanto mayor es la velocidad de rotación de la hélice.
(En la imagen de arriba) El flujo de aire se mueve más rápido a lo largo de la superficie principal de la pala giratoria de la hélice. Esto reduce la presión del aire frontal y obliga a la aeronave a avanzar.
Un avión propulsado por hélice despega en el aire debido al empuje generado por la rotación de las palas de la hélice.
Los extremos de las palas giratorias de la hélice describen una espiral en el aire. La cantidad de aire que una hélice impulsa a través de sí misma depende del tamaño de las palas y de la velocidad de rotación. Las palas adicionales y los motores más potentes pueden aumentar el rendimiento útil de la hélice.
¿Por qué están torcidas las palas de la hélice?
Si estas palas fueran planas, el aire se distribuiría uniformemente sobre su superficie, provocando únicamente la resistencia a la rotación de la hélice. Pero cuando las palas están curvadas, el flujo de aire en contacto con su superficie adquiere su dirección en cada punto de la superficie de la pala. Esta forma de hoja le permite cortar el aire de manera más eficiente y mantener la relación más favorable entre el empuje y la resistencia del aire.
Hélices de ángulo variable. El ángulo en el que se monta la pala en el cubo del rotor principal se denomina ángulo de inclinación del paso. En algunos aviones, este ángulo se puede cambiar y así hacer que la hélice funcione de la manera más útil posible en diversas condiciones de vuelo, es decir, durante el despegue, el ascenso o el vuelo de crucero.
