Din ce este făcută elicea unui avion cu motor ușor. Cum funcționează elicea. Descrierea modelului de avion

Elicea este esențială parte din centrala electrică și cât de mult se potrivește cu motorul și aeronava depind de performanța de zbor a acesteia din urmă.

Pe lângă alegerea parametrilor geometrici ai elicei, trebuie acordată atenție problemei coordonării numărului de rotații ale elicei și ale motorului, adică selecția cutiei de viteze.

Principiul elicei

Lama elicei efectuează o mișcare complexă - de translație și rotație. Viteza elementului de lamă va fi suma vitezei periferice și a translației (viteza de zbor) - V

În orice secțiune a lamei, componenta vitezei V va rămâne neschimbată, iar viteza periferică va depinde de valoarea razei la care se află secțiunea considerată.

Prin urmare, odată cu descreșterea razei, unghiul de apropiere al jetului de secțiune crește, în timp ce unghiul de atac al secțiunii scade și poate deveni zero sau negativ. Între timp, se știe că aripa „funcționează” cel mai eficient la unghiuri de atac apropiate de unghiurile de calitate aerodinamică maximă. Prin urmare, pentru a forța lama să creeze cea mai mare tracțiune cu cel mai mic consum de energie, unghiul trebuie să fie variabil de-a lungul razei: mai mic la capătul lamei și mai mare lângă axa de rotație - lama trebuie răsucită.

Legea de propagare a grosimii profilului și a răsucirii de-a lungul razei șurubului, precum și forma profilului șurubului, este determinată în timpul proiectării șurubului și este rafinată ulterior pe baza suflarii în tunelurile de vânt. Studii similare se desfăşoară de obicei în birouri specializate de proiectare sau institute dotate cu echipament modernși dotări informatice. Birourile de proiectare experimentală, precum și designerii amatori folosesc de obicei familii deja dezvoltate de șuruburi, geometrice și caracteristici aerodinamice care sunt reprezentate sub formă de coeficienţi adimensionali.

Principalele caracteristici

Diametrul șurubului - D numit diametrul cercului pe care îl descriu capetele lamelor sale în timpul rotației.

Latimea lamei este coarda secțiunii la o rază dată. Calculele folosesc de obicei lățimea relativă a lamei

Lama groasa la orice rază, se numește cea mai mare grosime a secțiunii la această rază. Grosimea variază de-a lungul razei palei, scăzând de la centrul elicei până la capătul acesteia. Grosimea relativă se înțelege ca raportul dintre grosimea absolută și lățimea lamei la aceeași rază:.

Unghiul de instalare al secțiunii palei este unghiul format de coarda secțiunii date cu planul de rotație al elicei.

Pasul lamei H este distanța pe care o va parcurge această secțiune în direcția axială atunci când șurubul face o rotație în jurul axei sale, înșurubandu-se în aer ca un solid.

Pasul și unghiul de instalare al secțiunii sunt legate printr-o relație evidentă:

Elicele reale au un pas care variază de-a lungul razei conform unei anumite legi. Ca unghi caracteristic al lamei, unghiul de instalare al secțiunii situat la 0,75R față de axa de rotație a rotorului se ia, de regulă, notat ca.

Lame filate numită modificarea de-a lungul razei unghiurilor dintre coarda secțiunii la o rază dată și coarda la o rază de 0,75R, adică

Pentru ușurință în utilizare, toate caracteristicile geometrice enumerate sunt de obicei reprezentate grafic în funcție de raza curentă a șurubului

Ca exemplu, următoarea figură prezintă date care descriu geometria unei elice cu două pale cu pas fix:

Dacă șurubul, care se rotește cu numărul de rotații, se mișcă translațional cu o viteză V apoi într-o revoluție va trece pe cale. Această valoare se numește pasul șurubului, iar raportul său față de diametru se numește pas relativ al șurubului:

Proprietățile aerodinamice ale elicelor sunt de obicei caracterizate de coeficientul de tracțiune adimensional:

Factor de putere

Și eficiența

Unde R- densitatea aerului, în calcule se poate lua egală cu 0,125 kgf s 2 / m 4

Viteza unghiulară de rotație a șurubului, rev/s

D- diametrul șurubului, m

Pși N- respectiv, tracțiunea și puterea pe arborele elicei, kgf, l. Cu.

Limita teoretică a împingerii elicei

Pentru proiectantul ALS, este interesant să facă estimări aproximative ale forței generate de centrală electrică... Această problemă poate fi rezolvată cu ușurință folosind teoria unei elice ideale, conform căreia tracțiunea elicei este reprezentată în funcție de trei parametri: puterea motorului, diametrul elicei și viteza de zbor. Practica a arătat că forța elicelor reale realizate rațional este cu doar 15 - 25% mai mică decât valorile limită teoretice.

Rezultatele calculelor conform teoriei unei elice ideale sunt prezentate în graficul următor, care vă permite să determinați raportul dintre forță și putere în funcție de viteza de zbor și de parametru N/D 2... Se poate observa că la viteze aproape de zero, tracțiunea depinde în mare măsură de diametrul elicei; totuși, chiar și la viteze de ordinul a 100 km/h, această dependență este mai puțin semnificativă. În plus, graficul oferă o reprezentare vizuală a inevitabilității unei scăderi a forței elicei în ceea ce privește viteza de zbor, care trebuie luată în considerare la evaluarea datelor de zbor ale unui ALS.

pe baza materialelor:
„Ghid pentru proiectanții de aeronave construite de amatori”, Volumul 1, SibNIIA

Din cauza lipsei de alternative rezonabile, aproape toate aeronavele din prima jumătate a secolului trecut au fost echipate cu motoare cu piston și elice. Pentru a îmbunătăți caracteristicile tehnice și de zbor ale tehnologiei, au fost propuse noi modele de elice, care aveau anumite caracteristici. La mijlocul anilor treizeci, a fost propus un design complet nou, care a făcut posibilă obținerea capabilităților dorite. Autorul său a fost designerul olandez A.Ya. Decker.

Adriaan Jan Decker și-a început activitatea în domeniul sistemelor de șuruburi încă din anii douăzeci. Apoi a dezvoltat un nou design de rotor pentru morile de vânt. Pentru a îmbunătăți principalele caracteristici, inventatorul a propus utilizarea avioanelor care seamănă cu o aripă de avion. În 1927, un astfel de rotor a fost instalat într-una dintre morile din Țările de Jos și a fost în curând testat. Până la începutul deceniului următor, trei duzini de astfel de rotoare au fost puse în funcțiune, iar în 1935 erau deja echipate cu 75 de mori.

Aeronavă experimentală cu elice A.Ya. Decker. Fotografie Oldmachinepress.com

La începutul anilor treizeci, după testarea și introducerea unui nou design în mori, A.Ya. Dekker a sugerat utilizarea unor unități similare în aviație. Conform calculelor sale, un rotor de design special ar putea fi folosit ca elice de avion. Curând, această idee a fost încadrată sub forma documentației necesare. În plus, designerul s-a ocupat de obținerea unui brevet.

Utilizarea unui design de elice non-standard, așa cum a fost conceput de inventator, ar fi trebuit să ofere unele avantaje față de sistemele existente... În special, a devenit posibilă reducerea vitezei elicelor obținând în același timp o forță suficientă. În acest sens, invenția lui A.Ya. Decker este adesea denumit „elice cu viteză mică de rotație”. Acest design a fost numit în același mod în brevete.

Prima cerere de brevet a fost depusă în 1934. La sfârşitul lui iulie 1936 A.Ya. Decker a primit un brevet britanic cu numărul 450990, confirmând prioritatea sa în crearea elicei originale cu elice. Nu cu mult timp înainte de eliberarea primului brevet, a apărut o altă cerere. Al doilea brevet a fost eliberat în decembrie 1937. Cu câteva luni mai devreme, designerul olandez trimisese documentele către oficiile de brevete din Franța și Statele Unite. Acesta din urmă a emis documentul US 2186064 la începutul anului 1940.

Design șurub al celei de-a doua versiuni. Desen din brevet

Brevetul britanic nr. 450990 a descris un design neobișnuit de elice capabil să ofere performanțe suficiente cu o anumită reducere a factorilor negativi. Designerul a sugerat să folosești un butuc șurub mare în formă de ogival, transformându-se ușor în arc fuselajul aeronavei. Lamele mari urmau să fie atașate rigid de el. formă neobișnuită... Era contururile originale ale lamelor, ca A.Ya. Decker, ar fi putut duce la rezultatul dorit.

Palele elicei „de viteză mică” trebuiau să aibă o alungire redusă cu o lungime mare a coardei. Acestea trebuiau montate într-un unghi față de axa longitudinală a butucului. Lama a primit un profil aerodinamic cu un nas îngroșat. S-a propus ca degetul lamei să fie măturat. Vârful a fost situat aproape paralel cu axa de rotație a șurubului și s-a propus ca marginea de fugă să fie curbată cu o parte de capăt proeminentă.

Structura internă a șurubului și angrenajului. Desen din brevet

Primul proiect din 1934 a implicat utilizarea a patru lame. Un șurub de acest design trebuia montat pe un arbore care se extinde de la cutia de viteze cu caracteristicile cerute. O zonă semnificativă a palelor elicei în combinație cu profilul aerodinamic ar fi trebuit să ofere o creștere a forței. Astfel, a devenit posibil să se obțină o tracțiune suficientă la turații mai mici în comparație cu un design tradițional de elice.

Deja după depunerea unei cereri pentru primul brevet A.Ya. Dekker a testat o elice cu experiență și a făcut anumite concluzii. În timpul inspecției, s-a constatat că designul propus prezintă anumite dezavantaje. Deci, fluxul de aer din spatele elicei s-a abătut în lateral și doar o mică parte a trecut de-a lungul fuselajului. Acest lucru a dus la o deteriorare bruscă a eficienței cârmelor de coadă. Astfel, în ca atareșurubul Decker nu a putut fi folosit în practică.

Dezvoltarea ulterioară a elicei originale a dus la apariția unui design actualizat, cu o serie de diferențe importante. Ea a devenit subiectul celui de-al doilea brevet britanic și al primului brevet american. În mod interesant, documentul din Statele Unite, spre deosebire de cel englez, a descris nu numai șurubul, ci și designul unităților sale.

Avionul Fokker C.I - o mașină similară a devenit un laborator zburător pentru testarea ideilor lui A.Ya. Decker. Fotografie Airwar.ru

Produsul actualizat Elice cu viteză mică de rotație ar fi trebuit să includă două elice coaxiale cu rotație opusă simultan. Elicea din față a fost încă propusă pentru a fi construită pe baza unui butuc mare raționalizat. Paletele rotorului din spate trebuiau atașate la o unitate cilindrică de dimensiuni comparabile. Ca și în proiectul anterior, rotorul din față și inelul rotorului din spate ar putea servi drept con de nas al avionului.

Ambele elice trebuiau să primească pale cu un design similar, ceea ce a fost o dezvoltare a dezvoltării primului proiect. Din nou, a fost necesar să se utilizeze lame cu raport de aspect scăzut semnificativ curbate, cu un profil aerodinamic dezvoltat. În ciuda muchiei anterioare măturate, lungimea profilului a crescut în direcția de la rădăcină la vârf, formând o curbură caracteristică a muchiei de fugă.

Conform descrierii brevetului, rotorul din față trebuia să se rotească în sens invers acelor de ceasornic (când este privit din partea pilotului), rotorul din spate în sensul acelor de ceasornic. Paletele elicei trebuiau montate corespunzător. Numărul de pale depinde de caracteristicile necesare ale elicei. Brevetul a arătat un design cu patru pale pe fiecare elice, în timp ce cea mai târziu prototip a primit un număr mai mare de avioane.

Procesul de asamblare a șuruburilor originale, puteți vedea elementele interne ale produsului. Fotografie Oldmachinepress.com

Brevetul american a descris designul cutiei de viteze originale, care a făcut posibilă transferul cuplului de la un motor la două elice contrarotative. S-a propus conectarea arborelui motorului la angrenajul solar al primului contur planetar (spate) al cutiei de viteze. Cu ajutorul unui angrenaj inel fixat pe loc, puterea a fost transmisă angrenajelor satelit. Suportul lor era conectat la arborele rotorului din față. Acest arbore a fost conectat și la angrenajul solar al celui de-al doilea angrenaj planetar. Purtătorul rotativ al sateliților săi a fost conectat la arborele tubular al rotorului din spate. Acest design al cutiei de viteze a făcut posibilă reglarea sincronă a vitezei de rotație a șuruburilor, precum și asigurarea rotației acestora în direcții opuse.

Așa cum a fost conceput de inventator, împingerea principală urma să fie creată de palele elicei din față. Spatele, la rândul său, a fost responsabil pentru redirecționarea corectă a fluxurilor de aer și a făcut posibilă scăparea de efectele negative observate în designul de bază. După două elice coaxiale, fluxul de aer a trecut de-a lungul fuzelajului și ar trebui să sufle în mod normal unitatea de coadă cu cârme. Pentru a obține astfel de rezultate, rotorul din spate ar putea avea o viteză de rotație redusă - aproximativ o treime din rotațiile rotorului din față.

Elicea originală a elicei a fost creată ținând cont de posibila introducere a tehnologiei aviației în proiecte noi și, prin urmare, a fost necesară efectuarea de teste cu drepturi depline. La începutul anului 1936, Adriaan Jan Dekker și-a fondat propria companie, Syndicaat Dekker Octrooien, pentru a testa elicea originală și - dacă reușește - pentru a promova această invenție în industria aviației.

Elicea terminată în avion. Fotografie Oldmachinepress.com

La sfârșitul lunii martie a aceluiași an, Sindicatul Dekker a achiziționat un avion biplan multifuncțional Fokker C.I, construit în Olanda. Acest utilaj cu o greutate maximă la decolare de numai 1255 kg era echipat cu un motor pe benzină BMW IIIa cu o putere de 185 CP. Cu o elice standard din lemn cu două pale, ar putea atinge viteze de până la 175 km/h și se poate ridica la o înălțime de 4 km. După unele restructurari și instalarea unei noi elice, biplanul trebuia să devină un laborator zburător. În aprilie 1937, A.Ya. Dekker a înregistrat aeronava modernizată; a primit numărul PH-APL.

În timpul restructurării, aeronava prototip și-a pierdut capota obișnuită și alte piese. În locul lor, în nasul fuzelajului au fost plasate o cutie de viteze originală și o pereche de „elice cu viteză redusă”. Elicea din față a primit șase pale, cea din spate - șapte. La baza noii elice este o pereche de butuci, asamblate dintr-un cadru de aluminiu cu piele din același material. Lamele aveau un design similar. În legătură cu instalarea șuruburilor, botul mașinii și-a schimbat forma în cel mai vizibil mod. În acest caz, carenul cilindric al rotorului din spate nu ieșea dincolo de pielea fuzelajului.

Testele laboratorului zburător cu elicea originală au început în același an 1937. Locul pentru ei a fost aerodromul Ipenberg. Deja în primele etape ale testării, s-a descoperit că elicele coaxiale cu palete cu raport de aspect scăzut pot crea de fapt forța necesară. Cu ajutorul lor, mașina ar putea efectua rulaj și jogging. În plus, de la o anumită oră, testerii au încercat să ridice mașina în aer. Se știe că experimentatul Fokker C.I a reușit să finalizeze mai multe zboruri, dar nu s-a vorbit despre o decolare cu drepturi depline.

Vedere din față. Fotografie Oldmachinepress.com

Testele prototipului de aeronavă au făcut posibilă identificarea atât a avantajelor, cât și a dezavantajelor proiectului original. S-a descoperit că o pereche de elice contrarotative este într-adevăr capabilă să producă forța necesară. În același timp, grupul de elice asamblat s-a remarcat prin dimensiunea relativ mică. Un alt avantaj al designului a fost zgomotul redus generat de lamele cu raport de aspect scăzut.

Cu toate acestea, au fost unele probleme. Elicea A.Ya. Decker și cutia de viteze de care avea nevoie diferă de mostrele existente în complexitatea inutilă a producției și întreținerii. În plus, elicea experimentală instalată pe Fokker C.I a arătat o performanță insuficientă de tracțiune. A permis avionului să se miște pe sol și să se dezvolte suficient viteza mare, dar forța sa a fost insuficientă pentru zboruri.

Din câte se pare, testele au continuat până la începutul anilor patruzeci, dar timp de câțiva ani nu au dus la rezultate reale. Lucrările ulterioare au fost împiedicate de război. În mai 1940, Germania lui Hitler a atacat Țările de Jos, iar doar câteva zile mai târziu, un prototip de avion cu elice neobișnuite a devenit un trofeu al agresorului. Experții germani au arătat interes pentru această dezvoltare. Curând, laboratorul de zbor a fost trimis pe unul dintre aerodromurile de lângă Berlin.

Pornind motorul, elicele au început să se rotească. Filmat de la știri

Există informații despre unele teste efectuate de oamenii de știință germani, dar aceste teste s-au încheiat destul de repede. Potrivit unor rapoarte, prima încercare a germanilor de a ridica avionul în aer s-a încheiat cu un accident. Nu au restaurat mașina și acesta a fost sfârșitul proiectului îndrăzneț. Singura aeronavă echipată cu elice cu viteză de rotație mică, nu și-a putut arăta cea mai bună parte și, prin urmare, din idee originală refuzat. În viitor, doar elicele cu aspectul tradițional au fost utilizate în mod masiv.

Conform ideilor din spatele designului original, „Elicea de viteză mică” specială urma să devină o alternativă cu drepturi depline la sistemele tradiționale. Diferit de ele într-o oarecare complexitate, ar putea avea avantaje sub forma unor dimensiuni mai mici, turații reduse și zgomot redus. Cu toate acestea, competiția nu a funcționat. Dezvoltat de A.Ya. Dekker nici măcar nu a reușit să treacă întregul ciclu de testare.

Poate că, odată cu dezvoltarea ulterioară, elicele originale ar putea arăta caracteristicile dorite și ar putea găsi aplicație în anumite proiecte de tehnologie aviatică. Continuarea lucrărilor a fost însă încetinită din cauza diverselor probleme și împrejurări, iar în mai 1940 proiectul a fost oprit din cauza atacului german. După aceea, ideea neobișnuită a rămas în cele din urmă fără viitor. Mai târziu, în tari diferite Au fost din nou elaborate modele promițătoare de elice, dar nu au fost creați analogi directe ale sistemului Adriaan Jan Decker.

Pe baza materialelor:
https://oldmachinepress.com/
http://anyskin.tumblr.com/
http://hdekker.info/
http://strangernn.livejournal.com/
https://google.com/patents/US2186064

G.V. Makhotkin

Design elice

Elice de aerși-a câștigat reputația ca dispozitiv de propulsie de neînlocuit pentru ambarcațiunile plutitoare de mare viteză care operează în ape puțin adânci și acoperite de vegetație, precum și pentru snowmobilele amfibii, care trebuie să lucreze pe zăpadă, gheață și apă. Am acumulat deja o experiență considerabilă atât în țara noastră, cât și în străinătate. aplicații cu elice pe ambarcațiuni mici de mare viteză și pe amfibieni... Deci, din 1964 la noi, snowmobilele amfibii (Fig. 1) KB im. A. N. Tupolev. În Statele Unite ale Americii, în Florida sunt operate câteva zeci de mii de hidroambarcațiuni, așa cum le numesc americanii.

Problema creării unei ambarcațiuni cu motor de mare viteză, cu pescaj redus, cu o elice, continuă să intereseze constructorii noștri amatori. Cea mai accesibilă putere pentru ei este de 20-30 de litri. Cu. Prin urmare, vom lua în considerare principalele probleme ale proiectării unei unități de propulsie aerian cu așteptarea unei astfel de puteri.

Determinarea atentă a dimensiunilor geometrice ale elicei va permite utilizarea deplină a puterii motorului și obținerea unei forțe apropiate de maximul pentru puterea disponibilă. În acest caz, alegerea corectă a diametrului șurubului va fi de o importanță deosebită, de care depinde nu numai eficiența elicei în multe privințe, ci și nivelul de zgomot, care este cauzat direct de mărimea vitezelor periferice.

Studiile privind dependența tracțiunii de viteza de deplasare au stabilit că pentru implementarea capacităților elicei cu o putere de 25 de litri. Cu. trebuie sa aiba un diametru de aproximativ 2 m. Pentru a asigura cel mai mic consum de energie, aerul trebuie aruncat inapoi printr-un jet cu sectiune transversala mai mare; în cazul nostru particular, suprafața măturată de șurub va fi de aproximativ 3 m². Reducerea diametrului elicei la 1 m pentru a reduce nivelul de zgomot va reduce suprafața măturată de elice de 4 ori, iar acest lucru, în ciuda creșterii vitezei în jet, va provoca o scădere a forței la liniile de acostare cu 37% . Din nefericire, nu se poate compensa această scădere a forței nici prin trepte, nici prin numărul de lame, nici prin lățimea acestora.

Odată cu creșterea vitezei de mișcare, pierderea tracțiunii de la o scădere a diametrului scade; astfel, creșterea vitezelor permite utilizarea unor elice mai mici. Pentru elicele cu diametrul de 1 și 2 m, care asigură tracțiune maximă la acostare, la o viteză de 90 km/h, valorile de tracțiune devin egale. Creșterea diametrului până la 2,5 m, creșterea tracțiunii la acostare, dă doar o ușoară creștere a tracțiunii la viteze de peste 50 km/h. În general, fiecare interval de viteze de funcționare (la o anumită putere a motorului) are propriul său diametru optim de șurub. Odată cu creșterea puterii la o viteză constantă, crește diametrul optim din punct de vedere al eficienței.

După cum rezultă din ceea ce este arătat în fig. 2 grafice, împingerea elicei cu diametrul de 1 m este mai mare decât împingerea elicei de apă (standard) a motorului exterior „Neptune-23” sau „Privet-22” la viteze de peste 55 km/h și elicea cu diametrul de 2 m - deja la viteze de peste 30 -35 km/h. Calculele arată că, la o viteză de 50 km/h, consumul de combustibil kilometric al unui motor cu o elice cu diametrul de 2 m va fi cu 20-25% mai mic decât cel mai economic motor exterior „Privet-22”.

Secvența de selecție a elementelor elicei conform graficelor date este următoarea. Diametrul elicei este determinat în funcție de forța necesară la liniile de ancorare la puterea dată pe arborele șurubului. Dacă barca cu motor ar trebui să fie operată în zone populate sau zone în care există restricții de zgomot, nivelul de zgomot acceptabil (pentru astăzi) va corespunde vitezei periferice - 160-180 m/s. După ce am determinat, pe baza acestei norme condiționate și a diametrului șurubului, numărul maxim de rotații ale acestuia, vom stabili raportul de transmisie de la arborele motorului la arborele șurubului.

Pentru un diametru de 2 m, nivelul de zgomot admis va fi de aproximativ 1500 rpm (pentru un diametru de 1 m - aproximativ 3000 rpm); astfel, raportul de transmisie la o turație a motorului de 4500 rpm va fi de aproximativ 3 (pentru un diametru de 1 m - aproximativ 1,5).

Folosind graficul din Fig. 3, veți putea determina cantitatea de forță a elicei dacă diametrul elicei și puterea motorului au fost deja selectate. Pentru exemplul nostru, este selectat motorul cu cea mai mare putere disponibilă - 25 CP. cu., iar diametrul elicei - 2 m. Pentru acest caz particular, mărimea împingerii este de 110 kg.

Lipsa cutiilor de viteze fiabile este poate cel mai mare obstacol de depășit. De regulă, transmisiile cu lanț și curea realizate de amatori în condiții artizanale sunt nesigure și au o eficiență scăzută. Instalarea forțată direct pe arborele motorului duce la necesitatea reducerii diametrului și, în consecință, a eficienței elicei.

Pentru a determina lățimea și pasul lamei, utilizați nomograma prezentată în Fig. 4. Pe scara orizontală din dreapta din punctul corespunzător puterii de pe arborele șurubului, trageți o linie verticală până când se intersectează cu curba corespunzătoare diametrului șurubului găsit anterior. Din punctul de intersecție, trageți o linie orizontală până la intersecția cu verticala desenată dintr-un punct de pe scara stângă a numărului de rotații. Valoarea rezultată determină acoperirea elicei care urmează să fie proiectată (producătorii de aeronave numesc raportul dintre suma lățimilor palelor și diametrul).

Pentru elicele cu două pale, acoperirea este egală cu raportul dintre lățimea palei și raza elicei R. Peste valorile de acoperire, sunt indicate valorile pasurilor optime ale elicei. Pentru exemplul nostru, se obțin următoarele: acoperire σ = 0,165 și pas relativ (raportul dintre pas și diametru) h = 0,52. Pentru un șurub cu diametrul de 1 m σ = 0,50 m și h = 0,65. O elice cu un diametru de 2 m ar trebui să fie cu 2 pale cu o lățime a lamei de 16,5% R, deoarece acoperirea este mică; o elice cu diametrul de 1 m poate fi cu 6 pale cu lățimea lamei de 50: 3 = 16,6% R sau 4 pale cu lățimea lamei de 50: 2 = 25% R. O creștere a numărului de pale va oferă o reducere suplimentară a nivelului de zgomot.

Cu un grad suficient de precizie, se poate presupune că pasul elicei nu depinde de numărul de pale. Dam dimensiunile geometrice ale unei lame de lemn cu o latime de 16,5% R. Toate dimensiunile din desen fig. 5 sunt date ca procent din rază. De exemplu, secțiunea D este 16,4% R, situată la 60% R. Coarda secțiunii este împărțită în 10 părți egale, adică 1,64% R fiecare; ciorap se sparge prin 0,82% R. Ordonatele profilului în milimetri se determină prin înmulțirea razei cu valoarea procentuală corespunzătoare fiecărei ordonate, adică cu 1,278; 1.690; 2,046 ... 0,548.

Transformarea puterii (cuplului) motorului în forța necesară pentru mișcarea înainte a aeronavelor, snowmobilelor, planoarelor, hovercraft-ului. Elicele pot fi tragând - sunt instalate pe aeronava etc. în fața motorului (în sensul de mers) și împingând - sunt plasate în spatele motorului. Șuruburile pot fi coaxiale simple și duble, când două șuruburi sunt situate unul deasupra celuilalt, arborele șurubului superior trece prin arborele tubular al șurubului inferior și se rotesc în direcții opuse. Conform metodei de atașare a palelor la manșon, există elice: pas fix, ale căror lame sunt solidificate cu manșonul; pas variabil - cel mai comun tip, ale cărui pale în zbor pot fi rotite în manșon în jurul axei printr-un anumit unghi, numit pasul elicei; reversibil, în care în zbor paletele pot fi setate într-un unghi negativ pentru a crea forță direcționată în direcția opusă mișcării (astfel de lame sunt folosite, de exemplu, pentru frânarea eficientă și reducerea lungimii rulării aeronavei în timpul aterizării). O caracteristică a elicei cu palete este capacitatea de a seta palele de-a lungul fluxului de aer în zbor, astfel încât atunci când motorul se oprește în zbor, nu crește rezistența aeronavei față de elice. Numărul palelor elicei este de la 2 la 6 pentru cele simple și până la 12 pentru cele coaxiale.

Tipurile de elice sunt rotorul principalși rotorul de coadă aplicat pe elicoptere, helicoptere, autogire.

Enciclopedia „Tehnica”. - M .: Rosman. 2006 .

Elice cu palete pentru transformarea cuplului motorului în tracțiunea elicei. Instalat pe avioane, helicoptere, snowmobile, hovercraft, ekranoplanuri etc.
V. în. subdivizat; prin metoda de instalare a palelor - pe elicele cu pas constant, fix și variabil (pot fi palete sau palete reversibile); conform mecanismului de schimbare a pasului - cu o acționare mecanică, electrică sau hidraulică; conform schemei de lucru - schema directa sau inversa; prin proiectare - pentru simplu, coaxial, cu două rânduri, secolul V. în ring.
V. în. este format din lame ( cm. Pale elicei), bucșe și pot include, de asemenea, modificări ale pasului elicei. V. în. diferă prin diametrul D (0,5-6,2 m) și numărul de lame k (2-12). Manșonul este folosit pentru a atașa lamele și pentru a transmite cuplul de la arborele motorului. Mecanismul de schimbare a pasului asigură o modificare a unghiului palelor în zbor.
1) V. în. pas neschimbat, lamele nu se rotesc în jurul axelor lor.
2) V. lame în. pasul fix poate fi setat la unghiul dorit înainte de zbor, dar în timpul funcționării acestea nu se rotesc.
3) V. în. pas variabil, puteți modifica unghiul lamelor folosind un sistem de control manual sau automat folosind un regulator de viteză. Regulatorul menține o turație dată a motorului controlând treapta prin alimentarea cu ulei printr-un sistem de canale către cavitățile corespunzătoare ale mecanismului de comandă V. c. cu actionare hidraulica.
4) La girouța V. lamele pot fi instalate în aval pentru a reduce rezistența aerodinamică atunci când motorul este forțat să se oprească în zbor ( cm. Peneful șurubului).
5) Lamele lui V. pene-revers. poate fi, de asemenea, setat într-o astfel de poziție în care, atunci când se rotește, se creează o forță negativă, care este utilizată la aterizare pentru a reduce lungimea alergării și a manevrei la sol ( cm. inversarea șurubului).
Mecanismele mecanice și electrice de schimbare a pasului au o mare inerție și, prin urmare, practic nu sunt utilizate. Cel mai răspândit V. în. cu actionare hidraulica.
1) V. în. cu o acționare hidraulică a unui circuit drept, paletele sunt reglate la un pas mic folosind forțele create de presiunea uleiului și la un pas mare de forțele centrifuge ale contragreutăților. Astfel de V. în. sunt utilizate cu puteri ale motorului de până la 2000 kW.
2) La puteri de peste 2000 kW, masa contragreutăților crește semnificativ; prin urmare, sunt utilizate V.V. schema inversă, în care lamele sunt setate la un pas mare folosind forțele create de presiunea uleiului și la un pas mic - de forțele centrifuge ale lamelor în sine.
- O singură elice are un rând de pale,
- coaxial V. sec. constă din două șuruburi simple montate pe arbori coaxiali și care se rotesc în direcții opuse ( cm.șurub coaxial),
- cu două rânduri secolul V. constă din două șuruburi simple, unul după altul și care se rotesc în același sens.
- v. v. are un inel profilat în inel, datorită căruia se va crea o tracțiune suplimentară; eficient la viteze mici (până la 200 km/h).
Pentru a reduce rezistența aerodinamică și pierderile de putere la intrarea în V. in. se instalează carene (eliptice, conice etc.), care acoperă bucșa și părțile aproape de cap ale lamelor. Pe secolul de est. pot fi amplasate sisteme antigivrare.
Pentru V. în. noua generație include V. în. diametru redus cu un număr mare de lame largi subțiri în formă de sabie, care sunt numite în mod nerezonabil propfans.
În perioada inițială a dezvoltării aviației în forțele aeriene. au fost realizate în principal din lemn, iar în anii următori au fost folosite altele (oțel, titan, aliaje de aluminiu, materiale compozite etc.).
Pentru a evalua calitatea V. în. și comparându-le între ele, în principal α și putere adimensională
(β) = N / (ρ) n3D5
(N -, (ρ) - densitatea aerului, n - viteza rotorului)
și eficiența elicei
(η) = (αλ) / (β) ((λ) = V / nD - relativă, V - viteza de zbor). V. caracteristici în. sunt determinate în teste de zbor, din cercetările lui V.V. și modelele lor în tuneluri de vânt, precum și teoretic. La calcul se disting 2 cazuri; determinarea formei, mărimii și numărului de lame în funcție de valorile date (α), (β) și (η) (problema directă) și determinarea lui (α), (β) și (η) conform la binecunoscuta geometrie a lui V. v. (problema inversa).
Pentru prima dată să luăm în considerare lama lui V. așa cum a sugerat inginerul rus S. K. Dzhevetsky în 1892, el a prezentat și ipoteza secțiunilor plate în 1910 (fiecare secțiune a lamei este considerată ca). Prin descompunerea forței de ridicare a profilului aerodinamic dY și a rezistenței sale aerodinamice dX, se determină forța dP și forța dQ de rezistență la rotație a elementului de lamă considerat, iar forța totală a palei și forța de rezistență la rotația acesteia ( prin urmare, puterea motorului necesară pentru rotirea profilului aerodinamic) se obține prin integrare de-a lungul lamei. Practic, forțele care acționează asupra elementului paletă sunt determinate de viteza relativă W a fluxului incident și unghiul său geometric de atac.
(α) r = (φ) -arctg (V / (ω) r),
(φ) - unghiul de instalare al elementului lamă.
În mod ideal, viteza de curgere incidentă este
W = (ω) Xr + V,
unde (ω) este viteza unghiulară a palei, r este vectorul rază al secțiunii luate în considerare, V este vectorul vitezei de zbor. În timpul mișcării sale, lama trage, oferindu-i o viteză suplimentară, inductivă w. Ca rezultat, viteza reală Wн ,. curgerea în jurul elementului și adevărat ((α) n diferă de ideal. Calculul lui w și (α) n este principala problemă a teoriei șurubului.
În 1910-1911, G. Kh. Sabinin și B. N. Yuriev au dezvoltat teoria lui Dzhevetsky, incluzând în ea, în special, unele prevederi ale teoriei elicei ideale. calculele lui V conform formulelor pe care le-au obţinut, au fost în acord satisfăcător cu rezultatele experimentale. În 1912, N. Ye. A propus o teorie a vârtejului, care oferă o reprezentare fizică precisă a funcționării unui șurub și, practic, toate calculele unui vârtej. a început să fie realizată pe baza acestei teorii.
Conform teoriei lui Jukovski, elicea este înlocuită cu un sistem de vârtejuri atașate și libere. În acest caz, palele sunt înlocuite cu vârtejuri atașate, care se transformă într-unul care se desfășoară de-a lungul axei elicei, iar vortexurile libere coboară de pe marginea de fugă a palei, formând în general o foaie de vortex elicoidal. În ipoteza că (ω) este legătura (ω) cu circulația vitezei în jurul secțiunii lamei. Ipoteza secțiunilor plate cu un flux continuu în jurul palei a fost confirmată experimental de coincidența distribuțiilor de presiune pe secțiunile paletei unei palete rotative. și aripi cu aceleași profile transversale. S-a dovedit, totuși, că rotația afectează propagarea blocajului de curgere pe suprafața lamei și, în special, rarefacția în regiunea de separare. Regiunea de separare a fluxului care începe la capătul lamei este similară cu o țeavă rotativă, vidul din ea este controlat forța centrifugă iar pe interiorul lamei este mult mai mare decât pe aripă.
La (λ) 1, diferența dintre adevăratul (ω) și medie devine vizibilă, iar calculul V. v. cu adevărat (ω) devine similar cu calculul unei aripi cu o deschidere finită ( cm. teoria aripilor). La calculul V. incarcat puternic. (cu un raport mare dintre putere și suprafața măturată de șurub) trebuie luată în considerare deformarea vortexului.
Datorită faptului că viteza circumferenţială a lui V. in. se adaugă translaţional, influenţa compresibilităţii aerului afectează în primul rând secolul V.. (conduce la o scădere a eficienței). La viteza periferică a vârfului lamei subsonice, viteza de translație a aeronavei și viteza subsonică W, efectul compresibilității aerului asupra (ω) este slab și afectează doar fluxul din jurul palei. În cazul zborului subsonic și al vitezelor supersonice W la vârful lamei (când este necesar să se țină cont de compresibilitatea mediului), teoria unei viteze mari, bazată pe schema vârtejurilor atașate (purtoare), devine practic. inaplicabil și este necesară o tranziție la schema suprafeței portante. O astfel de tranziție este necesară și la o viteză subsonică a vârfului lamei, dacă lățimea sa este suficient de mare. Obținut experimental în URSS de V. v. iar corecţiile datorate compresibilităţii aerului au fost utilizate pe scară largă în alegerea diametrelor şi numărului de pale de aer condiţionat. și împreună cu alegerea formei palelor (în special profilurile secțiunilor lor transversale) a făcut posibilă îmbunătățirea caracteristicilor de zbor ale aeronavelor interne, inclusiv ale celor care au participat la Marele Război Patriotic.
În prima perioadă de stăpânire a vitezelor subsonice mari, sarcina principală de proiectare a unei viteze mari a luat în considerare crearea de elice cu diametru mare (până la 6 m) cu un randament ridicat (Elice 85%) la viteza maximă de zbor. Caracteristicile profilurilor la viteze transonice mari au fost obținute pentru prima dată experimental pe elice cu așa-numitele pale drenate, iar una dintre profiluri avea proprietățile unei profil supercritice (1949). Pentru a doua perioadă (din anii 60) este caracteristică o cerință suplimentară - o forță crescută a V. în. la decolare. În acest scop, au fost dezvoltate lame cu profile de curbură crescută. Dezvoltare în continuare V. în. asociat cu dezvoltarea șuruburilor cu un număr mare de lame largi subțiri în formă de sabie. Odată cu creșterea numărului și a lățimii lamelor, fluxul în jurul părților cap la cap a acestora, unde efectul unei rețele de profile este semnificativ, devine de mare importanță. Un mijloc de reducere a impedanței undei poate fi alegerea formei cocai. Calculele și experimentele arată că la viteze de zbor corespunzătoare numărului de zbor Mach M. contribuit 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. N. V. Ostoslav Polysky, I. V. N. Khalav.

Aviația: o enciclopedie. - M .: Marea Enciclopedie Rusă. redactor-șef G.P. Svișciov. 1994 .

elice de aer Enciclopedia „Aviație”

elice de aer- Orez. 1. Scheme de elice. elice - elice cu palete pentru transformarea cuplului motorului în tracțiunea elicei. Instalat pe avioane, aeronave, aerosanii, aeroplane, ekranoplanuri etc. v… Enciclopedia „Aviație”

ELICE DE AER- elice cu palete, al cărei mediu de lucru este aerul. Elicea este un sistem obișnuit de propulsie a aeronavei. Marine Propeller cu privire la geometria palelor și caracteristicile hidrodinamice sunt semnificativ diferite de aviație și ... ... Referință enciclopedică marine

O elice, o elice, în care palele profilate amplasate radial, care se rotesc, aruncă aer și creează astfel o forță de împingere. V. în. constă dintr-o bucșă situată pe arborele motorului și palete cu o deschidere de-a lungul ... ... Marea Enciclopedie Sovietică

elice de aer- orasraigtis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. șurub rotor; elice vok. Luftschraube, f; Elice, m; Saugschraube, f rus. elice, m; elice, m pranc. aéro propulseur, m; hélice aérienne, f; hélice propulsive, f ... Fizikos terminų žodynas

Înainte ca motoarele cu reacție să fie dezvoltate, toate avioanele aveau elice, adică elice antrenate de motoare cu ardere internă, cum ar fi automobilele.

Toate palele elicei au o formă în secțiune transversală care seamănă cu secțiunea transversală a aripii unui avion. Pe măsură ce elicea se rotește, aerul curge în jurul suprafeței frontale a fiecărei pale mai repede decât în spate. Și se dovedește că presiunea în fața elicei este mai mică decât în spatele acesteia. Acest lucru creează o forță de împingere înainte. Și mărimea acestei forțe este cu atât mai mare, cu atât viteza de rotație a elicei este mai mare.

(În imaginea de mai sus) Fluxul de aer se mișcă mai repede de-a lungul suprafeței de conducere a paletei rotative a elicei. Acest lucru reduce presiunea aerului frontal și forțează aeronava să avanseze.

O aeronavă cu elice decolează în aer datorită forței generate de rotația palelor elicei.

Capetele palelor rotative ale elicei descriu o spirală în aer. Cantitatea de aer pe care o antrenează o elice depinde de dimensiunea palelor și de viteza de rotație. Palele suplimentare și motoarele mai puternice pot crește performanța utilă a elicei.

De ce sunt răsucite palele elicei?

Dacă aceste pale ar fi plate, aerul ar fi distribuit uniform pe suprafața lor, provocând doar rezistență la rotația elicei. Dar atunci când lamele sunt curbate, fluxul de aer în contact cu suprafața lor capătă direcția în fiecare punct de pe suprafața lamei. Această formă a lamei îi permite să taie aerul mai eficient și să mențină cel mai favorabil raport între forță și rezistență la aer.

Elice cu unghi variabil. Unghiul la care lama este montată în butucul rotorului principal se numește unghiul conic al pasului. La unele aeronave, acest unghi poate fi schimbat și astfel face ca elicea să funcționeze cât mai utilă în diferite condiții de zbor, adică în timpul decolării, urcării sau zborului de croazieră.