Od čega je napravljen propeler lakomotornog zrakoplova. Kako radi propeler. Opis modela aviona

Propeler je bitan dio elektrane, a koliko ona odgovara motoru i zrakoplovu ovisi o letnim performansama potonjeg.

Osim izbora geometrijskih parametara propelera, pozornost treba posvetiti i pitanju usklađivanja broja okretaja propelera i motora, odnosno odabiru mjenjača.

Princip propelera

Lopatica propelera izvodi složeno kretanje - translacijsko i rotacijsko. Brzina elementa lopatice bit će zbroj periferne brzine i translacijske (brzine leta) - V

U bilo kojem dijelu oštrice, komponenta brzine V bit će nepromijenjena, a periferna brzina ovisit će o vrijednosti polumjera na kojem se nalazi razmatrana dionica.

Stoga se sa smanjenjem radijusa povećava kut pristupa mlaza presjeku, dok se napadni kut presjeka smanjuje i može postati nula ili negativan. U međuvremenu, poznato je da krilo najučinkovitije "radi" pri napadnim kutovima blizu kutova maksimalne aerodinamičke kvalitete. Stoga, kako bi se oštrica natjerala da stvori najveći potisak uz najmanju potrošnju energije, kut mora biti promjenjiv po polumjeru: manji na kraju oštrice i veći u blizini osi rotacije - oštrica mora biti uvijena.

Zakon širenja debljine profila i uvijanja po polumjeru vijka, kao i oblik profila vijka, utvrđuje se tijekom projektiranja vijka, a kasnije se dorađuje na temelju puhanja u aerotunelima. Slične studije obično se provode u specijaliziranim projektantskim biroima ili institutima opremljenim s moderna oprema i računalne opreme. Eksperimentalni projektni biroi, kao i dizajneri amateri obično koriste već razvijene obitelji vijaka, geometrijskih i aerodinamičke karakteristike koji su predstavljeni u obliku bezdimenzijskih koeficijenata.

Glavne karakteristike

Promjer vijka - D naziva promjer kruga koji krajevi njegovih lopatica opisuju tijekom rotacije.

Širina oštrice je tetiva presjeka u danom polumjeru. Izračuni obično koriste relativnu širinu oštrice

Debela oštrica na bilo kojem radijusu, najveća debljina presjeka na tom polumjeru naziva se. Debljina varira duž polumjera lopatice, smanjujući se od središta propelera do njegovog kraja. Relativna debljina se shvaća kao omjer apsolutne debljine prema širini oštrice na istom polumjeru:.

Kut ugradnje presjeka lopatice je kut koji formira tetiva zadanog presjeka s ravninom rotacije propelera.

Nagib oštrice H je udaljenost koju će ovaj dio prijeći u aksijalnom smjeru kada se vijak okrene za jedan okret oko svoje osi, uvijajući se u zrak kao krutina.

Korak i kut ugradnje sekcije povezani su očitim odnosom:

Pravi propeleri imaju nagib koji varira po polumjeru prema određenom zakonu. Kao karakterističan kut lopatice, kut ugradnje presjeka koji se nalazi na 0,75R od osi rotacije rotora u pravilu se označava kao.

Predene oštrice naziva se promjena po polumjeru kutova između tetive presjeka zadanog radijusa i tetive polumjera 0,75R, tj.

Radi lakšeg korištenja, sve navedene geometrijske karakteristike obično se prikazuju grafički kao funkcija trenutnog radijusa vijka

Kao primjer, sljedeća slika prikazuje podatke koji opisuju geometriju propelera s dvije lopatice fiksnog nagiba:

Ako se vijak, rotirajući s brojem okretaja, pomiče translatorno brzinom V onda će u jednoj revoluciji proći put. Ova vrijednost naziva se korak vijka, a njezin omjer prema promjeru naziva se relativnim korakom vijka:

Aerodinamička svojstva propelera obično se karakteriziraju bezdimenzijskim koeficijentom potiska:

Faktor snage

I učinkovitost

Gdje R- gustoća zraka, u proračunima se može uzeti jednako 0,125 kgf s 2 / m 4

Kutna brzina rotacije vijka, o/s

D- promjer vijka, m

P i N- odnosno, potisak i snaga na osovini propelera, kgf, l. s.

Teorijska granica potiska propelera

Za projektanta ALS-a zanimljivo je napraviti približne procjene potiska koji stvara elektrana... Ovaj se problem lako može riješiti korištenjem teorije idealnog propelera, prema kojoj se potisak propelera predstavlja kao funkcija tri parametra: snage motora, promjera propelera i brzine leta. Praksa je pokazala da je potisak racionalno izrađenih pravih propelera samo 15 - 25% manji od teoretskih graničnih vrijednosti.

Rezultati proračuna prema teoriji idealnog propelera prikazani su na sljedećem grafikonu, koji vam omogućuje određivanje omjera potiska i snage ovisno o brzini leta i parametru N/D 2... Može se vidjeti da pri brzinama blizu nule potisak u velikoj mjeri ovisi o promjeru propelera, međutim, čak i pri brzinama od 100 km/h, ta je ovisnost manje značajna. Osim toga, graf daje vizualni prikaz neizbježnosti smanjenja potiska propelera u smislu brzine leta, što se mora uzeti u obzir pri ocjenjivanju podataka o letu ALS-a.

na temelju materijala:
"Vodič za dizajnere amaterskih zrakoplova", svezak 1, SibNIIA

Zbog nedostatka razumnih alternativa, gotovo svi zrakoplovi prve polovice prošlog stoljeća bili su opremljeni klipnim motorima i propelerima. Za poboljšanje tehničkih i letačkih karakteristika tehnologije predloženi su novi dizajni propelera koji su imali određene značajke. Sredinom tridesetih predložen je potpuno novi dizajn koji je omogućio dobivanje željenih mogućnosti. Njegov autor bio je nizozemski dizajner A.Ya. Decker.

Adriaan Jan Decker započeo je svoj rad na području vijčanih sustava još u dvadesetim godinama. Zatim je razvio novi dizajn impelera za vjetrenjače. Kako bi poboljšao glavne karakteristike, izumitelj je predložio korištenje aviona koji podsjećaju na krilo zrakoplova. Godine 1927. takav impeler je ugrađen u jedan od mlinova u Nizozemskoj i ubrzo je testiran. Početkom sljedećeg desetljeća pušteno je u pogon tri desetke takvih impelera, a 1935. godine već su bili opremljeni sa 75 mlinova.

Eksperimentalni zrakoplov s propelerom A.Ya. Decker. Fotografija Oldmachinepress.com

Početkom tridesetih, nakon testiranja i uvođenja novog dizajna u mlinovima, A.Ya. Dekker je predložio korištenje sličnih jedinica u zrakoplovstvu. Prema njegovim proračunima, rotor posebne konstrukcije mogao bi se koristiti kao propeler zrakoplova. Ubrzo je ova ideja uokvirena u obliku potrebne dokumentacije. Osim toga, dizajner se pobrinuo za dobivanje patenta.

Upotreba nestandardnog dizajna propelera, kako ga je zamislio izumitelj, trebala je dati neke prednosti u odnosu na postojećih sustava... Konkretno, postalo je moguće smanjiti brzinu propelera uz postizanje dovoljnog potiska. S tim u vezi, izum A.Ya. Decker se često naziva "Propeler niske brzine rotacije". Ovaj dizajn je na isti način nazvan u patentima.

Prva patentna prijava podnesena je 1934. godine. Krajem srpnja 1936. A.Ya. Decker je dobio britanski patent broj 450990, potvrđujući njegov prioritet u stvaranju originalnog propelerskog propelera. Nedugo prije izdavanja prvog patenta, pojavila se još jedna prijava. Drugi patent izdat je u prosincu 1937. godine. Nekoliko mjeseci ranije, nizozemski dizajner poslao je dokumente patentnim uredima u Francuskoj i Sjedinjenim Državama. Potonji je početkom 1940. izdao dokument US 2186064.

Dizajn vijaka druge verzije. Crtež iz patenta

Britanski patent br. 450990 opisao je neobičan dizajn propelera koji može pružiti dovoljne performanse uz određeno smanjenje negativnih čimbenika. Dizajner je predložio korištenje velike glavčine vijka u obliku ogivala, koja se glatko pretvara u nakloniti se trup zrakoplova. Na nju su trebale biti čvrsto pričvršćene velike oštrice. neobičan oblik... To su bile izvorne konture oštrica, kao što je A.Ya. Decker, mogao je dovesti do željenog rezultata.

Lopatice propelera "male brzine" morale su imati nisko izduženje s velikom duljinom tetive. Morali su biti montirani pod kutom u odnosu na uzdužnu os glavčine. Oštrica je dobila aerodinamični profil sa zadebljanim nosom. Predloženo je da se nožni prst oštrice swept. Vrh je bio smješten gotovo paralelno s osi rotacije vijka, a predloženo je da se zadnji rub bude zakrivljen s izbočenim krajnjim dijelom.

Unutarnja struktura vijka i zupčanika. Crtež iz patenta

Prvi projekt iz 1934. uključivao je korištenje četiriju oštrica. Vijak ovog dizajna morao je biti montiran na osovinu koja se proteže od mjenjača s potrebnim karakteristikama. Značajna površina lopatica propelera u kombinaciji s aerodinamičkim profilom trebala je osigurati povećanje potiska. Tako je postalo moguće postići dovoljan potisak pri nižim okretajima u minuti u usporedbi s tradicionalnim dizajnom propelera.

Već nakon podnošenja prijave za prvi patent A.Ya. Dekker je testirao iskusan propeler i donio određene zaključke. Tijekom inspekcijskog nadzora utvrđeno je da predloženi projekt ima određene nedostatke. Dakle, strujanje zraka iza propelera razišlo se u strane, a samo je manji dio prošao duž trupa. To je dovelo do oštrog pogoršanja učinkovitosti repnih kormila. Dakle, u kako stoji Deckerov vijak se nije mogao koristiti u praksi.

Daljnji razvoj izvornog propelera doveo je do pojave ažuriranog dizajna s nizom važnih razlika. Upravo je ona postala predmetom drugog britanskog i prvog američkog patenata. Zanimljivo je da dokument iz Sjedinjenih Država, za razliku od engleskog, opisuje ne samo vijak, već i dizajn njegovih pogona.

Avion Fokker C.I - sličan stroj postao je leteći laboratorij za testiranje ideja A.Ya. Decker. Fotografija Airwar.ru

Ažurirani proizvod Propeler niske brzine rotacije trebao je uključivati dva koaksijalna propelera suprotne rotacije odjednom. Prednji propeler je još uvijek bio predložen za izgradnju na temelju velike aerodinamične glavčine. Stražnje lopatice rotora morale su biti pričvršćene na cilindričnu jedinicu usporedivih dimenzija. Kao i u prethodnom projektu, prednji rotorski rotor i stražnji prsten rotora mogli bi poslužiti kao nosni konus zrakoplova.

Oba su propelera trebala dobiti lopatice sličnog dizajna, što je bio razvoj razvoja prvog projekta. Opet je bilo potrebno koristiti značajno zakrivljene lopatice niskog omjera širine i visine s razvijenim aerodinamičkim profilom. Unatoč zamašenom prednjem rubu, duljina profila se povećavala u smjeru od korijena prema vrhu, formirajući karakterističnu zakrivljenost zadnjeg ruba.

Prema opisu patenta, prednji rotor se morao okretati u smjeru suprotnom od kazaljke na satu (gledano s pilotske strane), stražnji rotor u smjeru kazaljke na satu. Lopatice propelera su morale biti pravilno postavljene. Broj lopatica ovisio je o potrebnim karakteristikama propelera. Patent je pokazao dizajn s četiri lopatice na svakom propeleru, dok je kasniji prototip dobio veći broj aviona.

Proces montaže originalnih vijaka, možete vidjeti unutarnje elemente proizvoda. Fotografija Oldmachinepress.com

Američki patent opisao je dizajn originalnog mjenjača, koji je omogućio prijenos zakretnog momenta s jednog motora na dva proturotirajuća propelera. Predloženo je spajanje osovine motora na sunčani zupčanik prve (stražnje) planetarne konture mjenjača. Uz pomoć prstenastog zupčanika pričvršćenog na mjestu, snaga se prenosila na satelitske zupčanike. Njihov je nosač bio spojen na prednju osovinu rotora. Ovo vratilo je također bilo povezano sa sunčanim zupčanikom drugog planetarnog zupčanika. Rotirajući nosač njegovih satelita bio je spojen na šuplju osovinu stražnjeg rotora. Ovaj dizajn mjenjača omogućio je sinkrono reguliranje brzine vrtnje vijaka, kao i osiguranje njihove rotacije u suprotnim smjerovima.

Kako je zamislio izumitelj, glavni potisak trebali su stvoriti lopatice prednjeg propelera. Stražnji dio, pak, bio je odgovoran za ispravno preusmjeravanje strujanja zraka i omogućio je uklanjanje negativnih učinaka uočenih u osnovnom dizajnu. Nakon dva koaksijalna propelera, strujanje zraka prolazilo je duž trupa i normalno bi trebalo puhati repnu jedinicu s kormilima. Da bi se postigli takvi rezultati, stražnji rotor mogao bi imati smanjenu brzinu rotacije - oko trećine okretaja prednjeg rotora.

Izvorni propeler propelera stvoren je uzimajući u obzir moguće uvođenje zrakoplovne tehnologije u nove projekte, te je stoga bilo potrebno provesti punopravna ispitivanja. Početkom 1936. Adriaan Jan Dekker osnovao je vlastitu tvrtku Syndicaat Dekker Octrooien, kako bi testirao originalni propeler i - ako je uspješan - promovirao ovaj izum u zrakoplovnoj industriji.

Gotovi propeler u avionu. Fotografija Oldmachinepress.com

Krajem ožujka iste godine, Dekker Syndicate je nabavio višenamjenski dvokrilac Fokker C.I nizozemske proizvodnje. Ovaj stroj s maksimalnom uzletnom masom od samo 1255 kg opremljen je benzinskim motorom BMW IIIa snage 185 KS. Sa standardnim dvokrakim drvenim propelerom mogao je postići brzinu do 175 km/h i popeti se na visinu od 4 km. Nakon određenog restrukturiranja i ugradnje novog propelera, dvokrilac je trebao postati leteći laboratorij. U travnju 1937. A.Ya. Dekker je registrirao nadograđeni zrakoplov; dobio je broj PH-APL.

Tijekom restrukturiranja prototip zrakoplova izgubio je običan poklopac motora i neke druge dijelove. Umjesto njih u nos trupa postavljen je originalni mjenjač i par "malobrzinskih propelera". Prednji propeler dobio je šest lopatica, stražnji - sedam. Osnova novog propelera je par glavčina, sastavljenih od aluminijskog okvira s kožom od istog materijala. Oštrice su bile sličnog dizajna. U vezi s ugradnjom vijaka, nos automobila je na najuočljiviji način promijenio svoj oblik. U ovom slučaju, cilindrični oklop stražnjeg rotora nije stršio izvan okvira trupa.

Iste 1937. započela su ispitivanja letećeg laboratorija s originalnim propelerom. Mjesto za njih bilo je aerodrom Ipenberg. Već u ranim fazama testiranja ustanovljeno je da koaksijalni propeleri s niskim omjerom lopatica zapravo mogu stvoriti potreban potisak. Uz njihovu pomoć, automobil je mogao obavljati taksiranje i trčanje. Osim toga, od određenog vremena, testeri su pokušavali podići automobil u zrak. Poznato je da je iskusni Fokker C.I uspio obaviti nekoliko letova, ali nije bilo govora o punopravnom uzlijetanju.

Pogled sprijeda. Fotografija Oldmachinepress.com

Testovi prototipa zrakoplova omogućili su identificiranje prednosti i nedostataka izvornog projekta. Utvrđeno je da je par proturotirajućih propelera doista sposoban proizvesti potreban potisak. Istodobno, sastavljena grupa propelera odlikovala se relativno malom veličinom. Još jedna prednost dizajna bila je smanjena buka koju stvaraju oštrice s niskim omjerom širine i visine.

Međutim, bilo je nekih problema. Propeler A.Ya. Decker i mjenjač koji mu je bio potreban razlikovali su se od postojećih uzoraka po nepotrebnoj složenosti proizvodnje i održavanja. Osim toga, eksperimentalni propeler instaliran na Fokker C.I pokazao je nedovoljne performanse potiska. Dopustio je avionu da se kreće po zemlji i da se dovoljno razvija velika brzina, ali njegov potisak nije bio dovoljan za letove.

Navodno su se testovi nastavili do samog početka četrdesetih, ali nekoliko godina nisu doveli do pravih rezultata. Daljnji rad spriječio je rat. U svibnju 1940. Hitlerova Njemačka napala je Nizozemsku, a samo nekoliko dana kasnije prototip zrakoplova s neobičnim propelerima postao je trofej agresora. Njemački stručnjaci su očekivano pokazali interes za ovaj razvoj događaja. Ubrzo je leteći laboratorij poslan na jedno od aerodroma u blizini Berlina.

Pokretanjem motora, propeleri su se počeli okretati. Snimljeno iz filmskog filma

Postoje informacije o nekim testovima koje su proveli njemački znanstvenici, ali su ti testovi završili dovoljno brzo. Prema nekim izvještajima, prvi pokušaj Nijemaca da podignu avion u zrak završio je nesrećom. Auto nisu obnovili, a ovo je bio kraj hrabrog projekta. Jedini zrakoplov opremljen propelerom male brzine rotacije nije mogao pokazati svoju najbolju stranu, a samim time i iz originalna ideja odbio. U budućnosti su se masovno koristili samo propeleri tradicionalnog izgleda.

Prema idejama koje stoje iza originalnog dizajna, poseban "Low Speed Propeller" trebao je postati punopravna alternativa tradicionalnim sustavima. Za razliku od njih u određenoj složenosti, mogao bi imati prednosti u vidu manjih dimenzija, smanjenog broja okretaja i smanjene buke. Ipak, natjecanje nije uspjelo. Razvio A.Ya. Dekker nije uspio proći niti cijeli ciklus ispitivanja.

Možda bi daljnjim razvojem originalni propeleri mogli pokazati željene karakteristike i naći primjenu u određenim projektima zrakoplovne tehnike. No, nastavak radova je usporen zbog raznih problema i okolnosti, a u svibnju 1940. godine projekt je zaustavljen zbog njemačkog napada. Nakon toga neobična ideja konačno je ostala bez budućnosti. Kasnije u različite zemlje ponovno su razrađeni obećavajući projekti propelera, ali izravni analozi sustava Adriaan Jan Decker nisu stvoreni.

Na temelju materijala:
https://oldmachinepress.com/
http://anyskin.tumblr.com/
http://hdekker.info/
http://strangernn.livejournal.com/
https://google.com/patents/US2186064

G. V. Makhotkin

Dizajn propelera

Zračni propeler stekao je reputaciju nezamjenjivog pogona za brza plutajuća plovila koja rade u plitkim i obraslim vodama, kao i za motorne sanke amfibije koje moraju raditi na snijegu, ledu i vodi. Već smo stekli značajno iskustvo u zemlji i inozemstvu. primjene propelera na brzim malim plovilima i vodozemcima... Dakle, od 1964. godine u našoj zemlji, amfibijske motorne sanke (sl. 1) KB im. A. N. Tupoljev. U Sjedinjenim Državama na Floridi upravlja nekoliko desetaka tisuća zračnih brodova, kako ih zovu Amerikanci.

Problem stvaranja brzog motornog čamca plitkog gaza s propelerom i dalje zanima naše brodograditelje amatere. Najpristupačnija snaga za njih je 20-30 litara. s. Stoga ćemo razmotriti glavna pitanja projektiranja zračne pogonske jedinice s očekivanjem upravo takve snage.

Pažljivo određivanje geometrijskih dimenzija propelera omogućit će puno korištenje snage motora i postići potisak blizu maksimuma za raspoloživu snagu. U ovom slučaju, ispravan izbor promjera vijka bit će od posebne važnosti, o čemu u mnogočemu ovisi ne samo učinkovitost propelera, već i razina buke, koja je izravno uzrokovana veličinom perifernih brzina.

Studije ovisnosti potiska o brzini putovanja utvrdile su da su za implementaciju mogućnosti propelera snage 25 litara. s. mora imati promjer oko 2 m. Da bi se osigurala najmanja potrošnja energije, zrak se mora odbaciti natrag mlazom veće površine presjeka; u našem konkretnom slučaju, površina koju obrađuje vijak bit će oko 3 m². Smanjenje promjera propelera na 1 m kako bi se smanjila razina buke smanjit će površinu koju propeler pomiče za 4 puta, a to će, unatoč povećanju brzine u mlazu, uzrokovati pad potiska na užetu za vez za 37% . Nažalost, to smanjenje potiska nije moguće nadoknaditi ni korakom, ni brojem lopatica, ni njihovom širinom.

S povećanjem brzine kretanja, gubitak vuče zbog smanjenja promjera se smanjuje; tako povećanje brzina omogućuje korištenje manjih propelera. Za propelere promjera 1 i 2 m, koji osiguravaju maksimalni potisak na privezištu, pri brzini od 90 km / h, vrijednosti potiska postaju jednake. Povećanje promjera do 2,5 m, povećanje vuče na privezištu, daje samo neznatno povećanje vuče pri brzinama preko 50 km/h. Općenito, svaki raspon radnih brzina (pri određenoj snazi motora) ima svoj optimalni promjer vijka. S povećanjem snage pri konstantnoj brzini, povećava se promjer optimalan u smislu učinkovitosti.

Kao što slijedi iz onoga što je prikazano na sl. 2 grafikona, potisak propelera promjera 1 m veći je od potiska vodenog propelera (standard) izvanbrodskog motora Neptun-23 ili Privet-22 pri brzinama preko 55 km/h, a propeler s promjera 2 m - već pri brzinama preko 30 -35 km / h. Proračuni pokazuju da će pri brzini od 50 km / h kilometraža goriva motora s propelerom promjera 2 m biti 20-25% manja od najekonomičnijeg vanbrodskog motora "Privet-22".

Redoslijed odabira elemenata propelera prema danim grafikonima je sljedeći. Promjer propelera određuje se ovisno o potrebnom potisku na konopima za privez na dana moć na osovini vijka. Ako se motornim čamcem treba upravljati u naseljenim mjestima ili područjima gdje postoje ograničenja buke, prihvatljiva (za danas) razina buke odgovarat će perifernoj brzini - 160-180 m / s. Odredivši, na temelju ove uvjetne norme i promjera vijka, maksimalni broj njegovih okretaja, ustanovit ćemo omjer prijenosa od osovine motora do osovine vijka.

Za promjer od 2 m, dopuštena razina buke bit će oko 1500 o/min (za promjer od 1 m - oko 3000 o/min); tako će omjer prijenosa pri brzini motora od 4500 o/min biti oko 3 (za promjer od 1 m - oko 1,5).

Koristeći graf na sl. 3, moći ćete odrediti količinu potiska propelera ako su već odabrani promjer propelera i snaga motora. Za naš primjer odabran je motor najdostupnije snage - 25 KS. s., a promjer propelera - 2 m. Za ovaj konkretni slučaj, veličina potiska je 110 kg.

Nedostatak pouzdanih mjenjača možda je najveća prepreka koju treba prevladati. U pravilu, lančani i remeni pogoni koje su napravili amateri u zanatskim uvjetima su nepouzdani i imaju nisku učinkovitost. Prisilna ugradnja izravno na osovinu motora dovodi do potrebe za smanjenjem promjera i, posljedično, smanjenja učinkovitosti propelera.

Za određivanje širine i nagiba oštrice koristite nomogram prikazan na sl. 4. Na vodoravnoj desnoj skali od točke koja odgovara snazi na osovini vijka, povucite okomitu crtu dok se ne siječe s krivuljom koja odgovara prethodno pronađenom promjeru vijka. Od točke sjecišta povucite vodoravnu liniju do sjecišta s okomitom povučenom iz točke na lijevoj skali broja okretaja. Rezultirajuća vrijednost određuje pokrivenost propelera koji se projektira (proizvođači zrakoplova nazivaju omjer zbroja širina lopatica i promjera).

Za propelere s dvije lopatice, pokrivenost je jednaka omjeru širine lopatice i polumjera propelera R. Iznad vrijednosti pokrivenosti navedene su vrijednosti optimalnih koraka propelera. Za naš primjer dobiveni su: pokrivenost σ = 0,165 i relativni korak (omjer koraka i promjera) h = 0,52. Za vijak promjera 1 m σ = 0,50 m i h = 0,65. Propeler promjera 2 m trebao bi biti 2-kraki sa širinom lopatice od 16,5% R, budući da je pokrivenost mala; propeler promjera 1 m može biti 6-kraki sa širinom lopatice 50: 3 = 16,6% R ili 4-kraki sa širinom lopatice 50: 2 = 25% R. Povećanje broja lopatica dat će dodatno smanjenje razine buke.

Uz dovoljan stupanj točnosti, može se pretpostaviti da nagib propelera ne ovisi o broju lopatica. Dajemo geometrijske dimenzije drvene oštrice širine 16,5% R. Sve dimenzije na crtežu sl. 5 su dati kao postotak polumjera. Na primjer, dio D je 16,4% R, smješten na 60% R. Akord dionice podijeljen je na 10 jednakih dijelova, odnosno po 1,64% R; čarapa je probijena kroz 0,82% R. Ordinate profila u milimetrima određuju se množenjem polumjera s postotnom vrijednošću koja odgovara svakoj ordinati, odnosno s 1,278; 1,690; 2,046 ... 0,548.

Pretvaranje snage (okretnog momenta) motora u potisak potreban za naprijed kretanje zrakoplova, motornih sanki, jedrilica, lebdjelica. Propeleri mogu biti vučni – postavljaju se na zrakoplov i sl. ispred motora (u smjeru vožnje) i potiski – postavljaju se iza motora. Vijci mogu biti jednostruki i dvostruki koaksijalni, kada su dva vijka smještena jedan iznad drugog, osovina gornjeg vijka prolazi kroz šuplju osovinu donjeg vijka i oni se okreću u suprotnim smjerovima. Prema načinu pričvršćivanja lopatica na čahuru, razlikuju se propeleri: fiksni korak, čije su lopatice izrađene kao integralni s rukavcem; promjenjivi korak - najčešći tip, čije se lopatice u letu mogu zakrenuti u rukavcu oko osi pod određenim kutom, koji se naziva korak propelera; reverzibilni, u kojem se lopatice mogu postaviti pod negativnim kutom u letu kako bi se stvorio potisak usmjeren u smjeru suprotnom kretanju (takve se lopatice koriste, na primjer, za učinkovito kočenje i smanjenje duljine vožnje zrakoplova tijekom slijetanja). Značajka lopatičnog propelera je mogućnost postavljanja lopatica duž strujanja zraka u letu, tako da kada se motor zaustavi u letu, ne povećava otpor zrakoplova od propelera. Broj lopatica propelera je od 2 do 6 za pojedinačne i do 12 za koaksijalne.

Vrste propelera su glavni rotor i repni rotor primijenjen na helikopteri, rotorcraft, autožiri.

Enciklopedija "Tehnika". - M .: Rosman. 2006 .

Propeleri s lopaticama za pretvaranje momenta motora u potisak propelera. Postavlja se na avione, rotorkrafte, motorne sanke, letjelice, ekranoplane itd.
V. u podijeljeno; načinom ugradnje lopatica - na propelere stalnog, fiksnog i promjenjivog koraka (mogu biti lopatica ili lopatica reverzibilna); prema mehanizmu promjene koraka - s mehaničkim, električnim ili hidrauličkim pogonom; prema shemi rada - izravna ili obrnuta shema; po dizajnu - za jednostruke, koaksijalne, dvoredne, V. stoljeće. u ringu.
V. u sastoji se od oštrica ( cm. lopatica propelera), čahure i mogu također uključivati promjene nagiba propelera. V. u razlikuju se u promjeru D (0,5-6,2 m) i broju lopatica k (2-12). Navlaka se koristi za pričvršćivanje lopatica i prijenos zakretnog momenta s osovine motora. Mehanizam promjene nagiba osigurava promjenu kuta lopatica u letu.
1) V. u nepromijenjeni nagib, oštrice se ne okreću oko svojih osi.
2) V. oštrice u. fiksni nagib se može postaviti pod željenim kutom prije leta, ali tijekom rada ne rotiraju.
3) V. u promjenjivi nagib, možete promijeniti kut lopatica pomoću ručnog upravljačkog sustava ili automatski pomoću regulatora brzine. Regulator održava zadanu brzinu motora kontrolirajući korak opskrbom ulja kroz sustav kanala u odgovarajuće šupljine upravljačkog mehanizma V. c. s hidrauličnim pogonom.
4) Na vjetrokaz V. lopatice se mogu postaviti nizvodno kako bi se smanjio aerodinamički otpor kada je motor prisiljen stati u letu ( cm. Perje vijka).
5) Pero-obrnuti V. oštrice. također se može postaviti u takav položaj da se pri rotaciji stvara negativan potisak koji se koristi pri slijetanju za smanjenje duljine zaleta i manevra na tlu ( cm. Preokret vijaka).
Mehanički i električni mehanizmi za promjenu tona imaju veliku inerciju i stoga se praktički ne koriste. Najrasprostranjeniji V. u. s hidrauličnim pogonom.
1) V. u kod hidrauličkog pogona ravnog kruga lopatice se postavljaju na mali nagib pomoću sila koje stvara tlak ulja, a na veliki nagib centrifugalnim silama protuutega. Takav V. u. koriste se sa snagama motora do 2000 kW.
2) Pri snagama iznad 2000 kW, masa protuutega značajno raste, stoga se koriste V.V. obrnuta shema, u kojoj su lopatice postavljene na veliki nagib pomoću sila koje stvaraju tlak ulja, a na malom - centrifugalnim silama samih lopatica.
- Jedan propeler ima jedan red lopatica,
- koaksijalni V. stoljeće. sastoji se od dva pojedinačna vijka postavljena na koaksijalne osovine i rotiraju u suprotnim smjerovima ( cm. koaksijalni vijak),
- dvoredni V. stoljeće. sastoji se od dva pojedinačna vijka, jedan za drugim koji se okreću u istom smjeru.
- v. v. ima profilirani prsten u prstenu, zahvaljujući kojem će se stvoriti dodatna vuča; učinkovit pri malim brzinama (do 200 km / h).
Za smanjenje aerodinamičkog otpora i gubitaka snage na ulazu u V. in. Ugrađuju se oklopi (eliptični, konusni, itd.), koji pokrivaju čahure i dijelove lopatica blizu stražnjice. U istočnom stoljeću. mogu se postaviti sustavi protiv zaleđivanja.
Za V. u. nove generacije uključuju V. in. smanjenog promjera s velikim brojem širokih tankih sabljastih oštrica, koje se nerazumno nazivaju propfans.
U početnom razdoblju razvoja zrakoplovstva u zrakoplovstvu. izrađivali su se uglavnom od drva, au narednim godinama koristili su se i drugi (čelik, titan, legure aluminija, kompozitni materijali itd.).
Za procjenu kvalitete V. in. i međusobno ih uspoređujući, uglavnom bezdimenzionalne α i snage
(β) = N / (ρ) n3D5
(N -, (ρ) - gustoća zraka, n - brzina rotora)
i učinkovitost propelera
(η) = (αλ) / (β) ((λ) = V / nD - relativno, V - brzina leta). V. karakteristike u. određuju se u letnim testovima, iz istraživanja V.V. i njihove modele u aerotunelima, kao i teoretski. Prilikom izračunavanja razlikuju se 2 slučaja; određivanje oblika, veličine i broja lopatica prema zadanim vrijednostima (α), (β) i (η) (izravni problem) i određivanje (α), (β) i (η) prema na poznatu geometriju V. v. (obrnuti problem).
Prvi put da uzmemo u obzir V.-ovu oštricu. kao što je predložio ruski inženjer S. K. Dzhevetsky 1892., također je iznio hipotezu o ravnim presjecima 1910. (svaki dio oštrice smatra se kao). Razlaganjem sile dizanja aerodinamičkog profila dY i njegovog aerodinamičkog otpora dX, određuju se potisak dP i sila dQ otpora rotaciji razmatranog elementa lopatice, te ukupni potisak lopatice i sila otpora njezinoj rotaciji ( dakle, snaga motora potrebna za rotaciju aeroprofila) dobiva se integracijom duž lopatice. U osnovi, sile koje djeluju na element lopatice određene su relativnom brzinom W upadnog strujanja i njegovim geometrijskim kutom napada
(α) r = (φ) -arctg (V / (ω) r),
(φ) - kut ugradnje elementa oštrice.
U idealnom slučaju, brzina upadnog protoka je
W = (ω) Xr + V,
gdje je (ω) kutna brzina lopatice, r je vektor radijusa razmatranog presjeka, V je vektor brzine leta. Tijekom svog kretanja, oštrica se vuče, dajući joj dodatnu, induktivnu brzinu w. Kao rezultat, prava brzina Wn ,. strujanje oko elementa i istiniti ((α) n se razlikuju od idealnih. Izračun w i (α) n glavni je problem teorije vijka.
U 1910-1911 G. Kh. Sabinin i B. N. Yuriev razvili su teoriju Dževetskog, uključujući u nju, posebno, neke odredbe teorije idealnog propelera. V.-ovi izračuni prema formulama koje su dobili, zadovoljavajuće su se slagali s eksperimentalnim rezultatima. Godine 1912. N. Ye. predložio je teoriju vrtloga, koja daje točan fizički prikaz rada vijka i praktički sve proračune vrtloga. počeo se provoditi na temelju ove teorije.
Prema teoriji Žukovskog, propeler je zamijenjen sustavom pričvršćenih i slobodnih vrtloga. U tom slučaju, lopatice se zamjenjuju pričvršćenim vrtlozima, koji se pretvaraju u onaj koji ide uzduž osi propelera, a slobodni vrtlozi se spuštaju sa stražnjeg ruba lopatice, općenito tvoreći spiralni vrtložni list. Pod pretpostavkom da je (ω) veza (ω) s cirkulacijom brzine oko presjeka lopatice. Hipoteza o ravnim presjecima s kontinuiranim strujanjem oko lopatice eksperimentalno je potvrđena podudarnošću raspodjela tlaka na presjecima lopatice rotirajuće lopatice. a krila s istim profilima presjeka. Pokazalo se, međutim, da rotacija utječe na širenje zastoja protoka preko površine lopatice, a posebno na razrjeđivanje u području razdvajanja. Područje odvajanja protoka koje počinje na kraju lopatice slično je rotirajućoj cijevi, vakuum u njoj se kontrolira centrifugalna sila a s unutarnje strane oštrica je mnogo veća nego na krilu.
Kod (λ) 1 postaje vidljiva razlika između prave (ω) i srednje vrijednosti, a izračun V. v. s true (ω) postaje sličan proračunu krila konačnog raspona ( cm. Teorija krila). Pri proračunu jako opterećene V. in. (s velikim omjerom snage prema površini koju je vijkom odnio) vrtložna deformacija mora se uzeti u obzir.
Zbog činjenice da je obodna brzina V. in. translacijski, utjecaj stišljivosti zraka utječe prije svega na V. stoljeće. (dovodi do smanjenja učinkovitosti). Pri podzvučnoj perifernoj brzini vrha lopatice, translacijskoj brzini zrakoplova i podzvučnoj brzini W, učinak kompresije zraka na (ω) je slab i utječe samo na strujanje oko lopatice. U slučaju podzvučnih letećih i nadzvučnih brzina W na vrhu lopatice (kada je potrebno uzeti u obzir kompresibilnost medija), teorija VV, zasnovana na shemi vezanih (nosećih) vrtloga, postaje praktički neprimjenjiva, a potreban je prijelaz na shemu nosive površine. Takav prijelaz je također neophodan pri podzvučnoj brzini vrha oštrice, ako je njegova širina dovoljno velika. Dobiven eksperimentalno u SSSR-u od strane V. v. i korekcije zbog kompresibilnosti zraka naširoko su se koristile pri izboru promjera i broja lopatica klima uređaja. i zajedno s izborom oblika lopatica (osobito profila njihovih poprečnih presjeka) omogućio je poboljšanje letnih karakteristika domaćih zrakoplova, uključujući one koji su sudjelovali u Velikom domovinskom ratu.
Tijekom prvog razdoblja ovladavanja visokim podzvučnim brzinama, glavni zadatak je projektiranje velike brzine razmatrao stvaranje propelera velikog promjera (do 6 m) s visokom učinkovitošću (Propeler 85%) pri maksimalnoj brzini leta. Karakteristike aeroprofila pri velikim transzvučnim brzinama prvo su dobivene eksperimentalno na propelerima s takozvanim dreniranim lopaticama, a jedan od aeroprofila imao je svojstva superkritičnog aeroprofila (1949.). Za drugo razdoblje (od 60-ih) karakterističan je dodatni zahtjev - povećani potisak V. in. kod polijetanja. U tu svrhu razvijene su oštrice s povećanim profilima zakrivljenosti. Daljnji razvoj V. u povezana s razvojem vijaka s velikim brojem širokih tankih sabljastih oštrica. S povećanjem broja i širine lopatica, tok oko njihovih stražnjih dijelova, gdje je učinak rešetke profila značajan, postaje od velike važnosti. Način smanjenja valne impedancije može biti izbor oblika koke. Proračuni i eksperimenti pokazuju da pri brzinama leta koje odgovaraju Machovom broju leta M. doprinijeli 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. N. Olezov.

Zrakoplovstvo: Enciklopedija. - M .: Velika ruska enciklopedija. Glavni urednik G.P. Sviščov. 1994 .

zračni propeler Enciklopedija "Zrakoplovstvo"

zračni propeler- Riža. 1. Sheme propelera. propeler - propeler s lopaticama za pretvaranje momenta motora u potisak propelera. Postavlja se na avione, rotorkrafte, aerosanjke, letjelice, ekranoplane itd. v … Enciklopedija "Zrakoplovstvo"

ZRAČNI PROPELER- krilni propeler, čiji je radni medij zrak. Propeler je uobičajeni pogonski sustav zrakoplova. Marine Propeler po geometriji lopatica i hidrodinamičkim karakteristikama značajno se razlikuje od zrakoplovstva i ... ... Pomorska enciklopedijska referenca

Propeler, propeler, u kojemu radijalno smještene profilirane lopatice, rotirajući, izbacuju zrak i time stvaraju silu potiska. V. u sastoji se od čahure smještene na osovini motora i lopatica s rasponom duž ... ... Velika sovjetska enciklopedija

zračni propeler- orasraigtis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. zračni vijak radnog kola; propeler vok. Luftschraube, f; Propeler, m; Saugschraube, f rus. propeler, m; propeler, m pranc. aéro propulseur, m; hélice aérienne, f; hélice propulzivno, f ... Fizikos terminų žodynas

Prije nego što su razvijeni mlazni motori, svi avioni su imali propelere, odnosno propelere koje su pokretali motori s unutarnjim izgaranjem poput automobila.

Sve lopatice propelera imaju oblik poprečnog presjeka koji podsjeća na presjek krila zrakoplova. Kako se propeler rotira, zrak struji oko prednje površine svake lopatice brže od stražnje. I ispada da je pritisak ispred propelera manji nego iza njega. Time se stvara sila potiska naprijed. I veličina ove sile je veća, što je veća brzina rotacije propelera.

(Na gornjoj slici) Protok zraka se brže kreće duž vodeće površine rotirajuće lopatice propelera. To smanjuje prednji tlak zraka i prisiljava zrakoplov da se kreće naprijed.

Zrakoplov na propelerski pogon uzlijeće u zrak zbog potiska koji nastaje rotacijom lopatica propelera.

Krajevi rotirajućih lopatica propelera opisuju spiralu u zraku. Količina zraka koju propeler prolazi kroz sebe ovisi o veličini lopatica i brzini rotacije. Dodatne lopatice i snažniji motori mogu povećati korisne performanse propelera.

Zašto su lopatice propelera uvrnute?

Da su te lopatice ravne, zrak bi se ravnomjerno raspodijelio po njihovoj površini, uzrokujući samo otpor rotaciji propelera. Ali kada su lopatice zakrivljene, strujanje zraka u dodiru s njihovom površinom poprima svoj smjer u svakoj točki na površini lopatice. Ovaj oblik oštrice omogućuje učinkovitije rezanje zraka i održavanje najpovoljnijeg omjera između potiska i otpora zraka.

Propeleri s promjenjivim kutom. Kut pod kojim je oštrica postavljena u glavčinu glavnog rotora naziva se kut konusa nagiba. Kod nekih zrakoplova se taj kut može mijenjati i tako rad propelera učiniti što korisnijim u raznim uvjetima leta, odnosno tijekom polijetanja, penjanja ili krstarenja.