Nga se përbëhet helika e një avioni me motor të lehtë. Si funksionon helika. Përshkrimi i modelit të avionit

Helika është thelbësore pjese e termocentrali dhe sa përputhet me motorin dhe aeroplanin varet nga performanca e fluturimit të këtij të fundit.

Përveç zgjedhjes së parametrave gjeometrikë të helikës, vëmendje duhet t'i kushtohet çështjes së koordinimit të numrit të rrotullimeve të helikës dhe motorit, domethënë zgjedhjes së kutisë së marsheve.

Parimi i helikës

Tehu i helikës kryen një lëvizje komplekse - përkthimore dhe rrotulluese. Shpejtësia e elementit të tehut do të jetë shuma e shpejtësisë periferike dhe përkthimit (shpejtësia e fluturimit) - V

Në çdo seksion të tehut, komponenti i shpejtësisë V do të jetë e pandryshuar, dhe shpejtësia periferike do të varet nga vlera e rrezes në të cilën ndodhet seksioni i konsideruar.

Prandaj, me zvogëlimin e rrezes, këndi i afrimit të avionit në seksion rritet, ndërsa këndi i sulmit të seksionit zvogëlohet dhe mund të bëhet zero ose negativ. Ndërkohë dihet se krahu “funksionon” më efektivisht në këndet e sulmit afër këndeve të cilësisë maksimale aerodinamike. Prandaj, për të detyruar tehun të krijojë shtytjen më të madhe me konsumin më të vogël të energjisë, këndi duhet të jetë i ndryshueshëm përgjatë rrezes: më i vogël në fund të tehut dhe më i madh pranë boshtit të rrotullimit - tehu duhet të jetë i përdredhur.

Ligji i përhapjes së trashësisë së profilit dhe kthesës përgjatë rrezes së vidës, si dhe forma e profilit të vidës, përcaktohet gjatë procesit të projektimit të helikës dhe rafinohet më vonë në bazë të fryrjes në tunelet e erës. Studime të ngjashme zakonisht kryhen në zyra apo institute të specializuara projektimi të pajisura me pajisje moderne dhe pajisje kompjuterike. Zyrat eksperimentale të projektimit, si dhe projektuesit amatorë zakonisht përdorin familje të zhvilluara tashmë të vidhave, gjeometrike dhe karakteristikat aerodinamike të cilët paraqiten në formën e koeficientëve pa dimension.

Karakteristikat kryesore

Diametri i vidës - D quhet diametri i rrethit që përshkruajnë skajet e tehut të tij gjatë rrotullimit.

Gjerësia e tehutështë korda e seksionit në një rreze të caktuar. Llogaritjet zakonisht përdorin gjerësinë relative të tehut

Teh i trashë në çdo rreze, trashësia më e madhe e seksionit në këtë rreze quhet. Trashësia ndryshon përgjatë rrezes së tehut, duke u zvogëluar nga qendra e helikës deri në fund të saj. Trashësia relative kuptohet si raporti i trashësisë absolute me gjerësinë e tehut në të njëjtën rreze:.

Këndi i instalimit të seksionit të tehut është këndi i formuar nga korda e seksionit të dhënë me rrafshin e rrotullimit të helikës.

Katrani i tehut Hështë distanca që do të përshkojë ky seksion në drejtimin boshtor kur vidhosja kthen një rrotullim rreth boshtit të saj, duke u vidhosur në ajër si një trup i ngurtë.

Hapi dhe këndi i instalimit të seksionit lidhen nga një marrëdhënie e dukshme:

Helikat reale kanë një hap që ndryshon përgjatë rrezes sipas një ligji të caktuar. Si kënd karakteristik i tehut, këndi i instalimit të seksionit të vendosur në 0.75R nga boshti i rrotullimit të rotorit merret, si rregull, i shënuar si.

Tehe të rrotulluara quhet ndryshimi përgjatë rrezes së këndeve midis kordës së seksionit në një rreze të caktuar dhe kordës në një rreze prej 0,75R, d.m.th.

Për lehtësinë e përdorimit, të gjitha karakteristikat gjeometrike të listuara zakonisht paraqiten grafikisht si funksion i rrezes së vidhos aktuale

Si shembull, figura e mëposhtme tregon të dhëna që përshkruajnë gjeometrinë e një helike me dy tehe me hap fiks:

Nëse vidhosja, duke u rrotulluar me numrin e rrotullimeve, lëviz në mënyrë përkthimore me një shpejtësi V atëherë në një revolucion do të kalojë rrugën. Kjo vlerë quhet lartësia e vidës, dhe raporti i saj me diametrin quhet lartësia relative e vidës:

Karakteristikat aerodinamike të helikave zakonisht karakterizohen nga koeficienti i shtytjes pa dimensione:

Faktori i fuqisë

Dhe efikasiteti

ku R- dendësia e ajrit, në llogaritje mund të merret e barabartë me 0,125 kgf s 2 / m 4

Shpejtësia këndore e rrotullimit të vidës, rrotullime / s

D- diametri i vidës, m

P dhe N- përkatësisht, shtytja dhe fuqia në boshtin e helikës, kgf, l. Me.

Kufiri teorik i shtytjes së helikës

Për projektuesin ALS, është me interes të bëhen vlerësime të përafërta të shtytjes së gjeneruar nga termocentrali... Ky problem mund të zgjidhet lehtësisht duke përdorur teorinë e një helike ideale, sipas së cilës shtytja e helikës përfaqësohet në funksion të tre parametrave: fuqia e motorit, diametri i helikës dhe shpejtësia e fluturimit. Praktika ka treguar se shtytja e helikave reale të prodhuara në mënyrë racionale është vetëm 15 - 25% më e ulët se vlerat kufitare teorike.

Rezultatet e llogaritjeve sipas teorisë së një helike ideale tregohen në grafikun e mëposhtëm, i cili ju lejon të përcaktoni raportin e shtytjes ndaj fuqisë në varësi të shpejtësisë së fluturimit dhe parametrit N / D 2... Mund të shihet se me shpejtësi afër zeros, shtytja varet në një masë të madhe nga diametri i helikës; megjithatë, edhe me shpejtësi të rendit 100 km / orë, kjo varësi është më pak e rëndësishme. Për më tepër, grafiku jep një paraqitje vizuale të pashmangshmërisë së një uljeje të shtytjes së helikës për sa i përket shpejtësisë së fluturimit, e cila duhet të merret parasysh kur vlerësohen të dhënat e fluturimit të një ALS.

bazuar në materialet:
"Udhëzues për projektuesit e avionëve të ndërtuar në amator", Vëllimi 1, SibNIIA

Për shkak të mungesës së alternativave të arsyeshme, pothuajse të gjithë avionët e gjysmës së parë të shekullit të kaluar ishin të pajisur me motorë pistoni dhe helikë. Për të përmirësuar karakteristikat teknike dhe të fluturimit të teknologjisë, u propozuan dizajne të reja të helikave, të cilat kishin veçori të caktuara. Në mesin e viteve tridhjetë, u propozua një dizajn krejtësisht i ri që bëri të mundur marrjen e aftësive të dëshiruara. Autori i saj ishte stilisti holandez A.Ya. Deker.

Adriaan Jan Decker filloi punën e tij në fushën e sistemeve të vidhave që në vitet njëzet. Më pas ai zhvilloi një dizajn të ri shtytës për mullinjtë e erës. Për të përmirësuar karakteristikat kryesore, shpikësi propozoi përdorimin e avionëve që i ngjajnë një krahu avioni. Në vitin 1927, një shtytës i tillë u instalua në një nga mullinjtë në Holandë dhe u testua shpejt. Në fillim të dekadës së ardhshme, tre duzina shtytës të tillë u vunë në punë, dhe në 1935 ato ishin të pajisura tashmë me 75 mullinj.

Avion eksperimental me një helikë A.Ya. Deker. Foto Oldmachinepress.com

Në fillim të viteve tridhjetë, pas testimit dhe prezantimit të një dizajni të ri në mullinj, A.Ya. Dekker sugjeroi përdorimin e njësive të ngjashme në aviacion. Sipas llogaritjeve të tij, një shtytës i projektimit të veçantë mund të përdoret si një helikë avioni. Së shpejti, kjo ide u përshtat në formën e dokumentacionit të nevojshëm. Përveç kësaj, projektuesi u kujdes për marrjen e një patente.

Përdorimi i një modeli jo standard të helikës, siç u konceptua nga shpikësi, duhet të kishte dhënë disa përparësi ndaj sistemet ekzistuese... Në veçanti, u bë e mundur të zvogëlohej shpejtësia e helikave duke marrë një shtytje të mjaftueshme. Në këtë drejtim, shpikja e A.Ya. Decker shpesh quhet "Helika me shpejtësi të ulët rrotullimi". Ky dizajn u emërua në të njëjtën mënyrë në patenta.

Aplikimi i parë për patentë u paraqit në vitin 1934. Në fund të korrikut 1936 A.Ya. Decker mori një patentë britanike me numër 450990, duke konfirmuar përparësinë e tij në krijimin e helikës origjinale. Jo shumë kohë përpara se të lëshohej patenta e parë, u shfaq një aplikim tjetër. Patenta e dytë u lëshua në dhjetor 1937. Disa muaj më parë, projektuesi holandez i kishte dërguar dokumentet zyrave të patentave në Francë dhe Shtetet e Bashkuara. Ky i fundit lëshoi dokumentin US 2186064 në fillim të vitit 1940.

Dizajni i vidhos i versionit të dytë. Vizatim nga patenta

Patenta Britanike Nr. 450990 përshkroi një dizajn të pazakontë helikë të aftë për të siguruar performancë të mjaftueshme me një reduktim të caktuar të faktorëve negativë. Projektuesi sugjeroi përdorimin e një qendre të madhe vidhash në formë ogjivale, e cila kthehet pa probleme në hark trupi i avionit. Thuhet e mëdha duhej të ngjiteshin në mënyrë të ngurtë në të. formë e pazakontë... Ishin konturet origjinale të teheve, si A.Ya. Decker, mund të kishte çuar në rezultatin e dëshiruar.

Tehet e helikës "me shpejtësi të ulët" duhej të kishin një zgjatim të ulët me një gjatësi të madhe korde. Ata duhej të montoheshin në një kënd me boshtin gjatësor të shpërndarësit. Tehu mori një profil aerodinamik me një hundë të trashë. U propozua që gishti i tehut të fshihej. Maja ishte e vendosur pothuajse paralelisht me boshtin e rrotullimit të vidës, dhe u propozua që skaji i pasmë të bëhej i lakuar me një pjesë fundore të zgjatur.

Struktura e brendshme e vidës dhe ingranazhit. Vizatim nga patenta

Projekti i parë i vitit 1934 përfshinte përdorimin e katër teheve. Një vidë e këtij dizajni duhej të montohej në një bosht që shtrihej nga kutia e shpejtësisë me karakteristikat e kërkuara. Një zonë e konsiderueshme e tehut të helikës në kombinim me profilin aerodinamik duhet të ketë siguruar një rritje të shtytjes. Kështu, u bë e mundur të sigurohet një shtytje e mjaftueshme në rpm më të ulëta në krahasim me një model tradicional të helikës.

Tashmë pas paraqitjes së një aplikimi për patentën e parë A.Ya. Dekker testoi një helikë me përvojë dhe nxori përfundime të caktuara. Gjatë inspektimit, u konstatua se dizajni i propozuar ka disavantazhe të caktuara. Pra, rrjedha e ajrit pas helikës u zhvendos në anët, dhe vetëm një pjesë e vogël e tij kaloi përgjatë gypit. Kjo çoi në një përkeqësim të mprehtë të efikasitetit të timonëve të bishtit. Kështu, në siç qëndron vidhosja Decker nuk mund të përdorej në praktikë.

Zhvillimi i mëtejshëm i helikës origjinale çoi në shfaqjen e një modeli të përditësuar me një numër dallimesh të rëndësishme. Ishte ajo që u bë objekt i patentave të dyta britanike dhe të para amerikane. Interesante, dokumenti nga Shtetet e Bashkuara, ndryshe nga ai anglez, përshkruante jo vetëm vidën, por edhe modelin e disqeve të saj.

Aeroplani Fokker C.I - një makinë e ngjashme u bë një laborator fluturues për testimin e ideve të A.Ya. Deker. Foto Airwar.ru

Produkti i përditësuar Helika me shpejtësi të ulët rrotullimi duhet të kishte përfshirë dy helikë koaksiale me rrotullim të kundërt menjëherë. Helika e përparme u propozua ende të ndërtohej në bazë të një qendre të madhe të efektshme. Tehet e rotorit të pasmë duhej të ngjiteshin në një njësi cilindrike me dimensione të krahasueshme. Ashtu si në projektin e mëparshëm, rrotulluesi i rotorit të përparmë dhe unaza e pasme e rotorit mund të shërbejnë si koni i hundës së avionit.

Të dy helikat supozohej të merrnin tehe të një dizajni të ngjashëm, i cili ishte një zhvillim i zhvillimeve të projektit të parë. Përsëri, ishte e nevojshme të përdoreshin tehe të lakuara ndjeshëm me raport të ulët të pamjes me një profil të zhvilluar aerodinamik. Pavarësisht nga skaji kryesor i fshirë, gjatësia e profilit u rrit në drejtimin nga rrënja në majë, duke formuar një lakim karakteristik të skajit pasardhës.

Sipas përshkrimit të patentës, rotori i përparmë duhej të rrotullohej në të kundërt të akrepave të orës (kur shihej nga ana e pilotit), rotori i pasëm në drejtim të akrepave të orës. Tehet e helikës duhej të montoheshin siç duhet. Numri i teheve varej nga karakteristikat e kërkuara të helikës. Patenta tregonte një dizajn me katër tehe në secilën helikë, ndërsa më vonë prototip mori një numër më të madh avionësh.

Procesi i montimit të vidhave origjinale, ju mund të shihni elementët e brendshëm të produktit. Foto Oldmachinepress.com

Patenta amerikane përshkroi modelin e kutisë origjinale të marsheve, e cila bëri të mundur transferimin e çift rrotullues nga një motor në dy helikë kundër-rrotulluese. U propozua të lidhej boshti i motorit me marshin diellor të konturit të parë planetar (të pasëm) të kutisë së marsheve. Me ndihmën e një pajisje unazore të fiksuar në vend, energjia u transmetua në ingranazhet satelitore. Transportuesi i tyre ishte i lidhur me boshtin e rotorit të përparmë. Ky bosht u lidh gjithashtu me ingranazhin diellor të grupit të dytë të ingranazheve planetare. Transportuesi rrotullues i satelitëve të tij ishte i lidhur me boshtin e uritur të rotorit të pasmë. Ky dizajn i kutisë së shpejtësisë bëri të mundur rregullimin sinkron të shpejtësisë së rrotullimit të vidhave, si dhe sigurimin e rrotullimit të tyre në drejtime të kundërta.

Siç u konceptua nga shpikësi, shtytja kryesore do të krijohej nga tehet e helikës së përparme. Pjesa e pasme, nga ana tjetër, ishte përgjegjëse për ridrejtimin e saktë të rrjedhave të ajrit dhe bëri të mundur heqjen e efekteve negative të vërejtura në modelin bazë. Pas dy helikave koaksiale, rryma e ajrit kalonte përgjatë gypit dhe normalisht duhet të fryjë njësinë e bishtit me timonë. Për të marrë rezultate të tilla, rotori i pasmë mund të ketë një shpejtësi të reduktuar rrotullimi - rreth një e treta e rrotullimeve të rotorit të përparmë.

Helika origjinale e helikës u krijua duke marrë parasysh futjen e mundshme të teknologjisë së aviacionit në projekte të reja, dhe për këtë arsye kërkohej të kryheshin teste të plota. Në fillim të vitit 1936, Adriaan Jan Dekker themeloi kompaninë e tij, Syndicaat Dekker Octrooien, për të testuar helikën origjinale dhe - nëse ka sukses - për të promovuar këtë shpikje në industrinë e aviacionit.

Helika e përfunduar në aeroplan. Foto Oldmachinepress.com

Në fund të marsit të të njëjtit vit, Dekker Syndicate bleu një avion dyplanësh me shumë qëllime Fokker C.I të ndërtuar nga Hollanda. Kjo makinë me një peshë maksimale ngritjeje prej vetëm 1255 kg ishte e pajisur me një motor benzine BMW IIIa me një fuqi prej 185 kf. Me një helikë standarde prej druri me dy tehe, ai mund të arrijë shpejtësi deri në 175 km / orë dhe të ngrihet në një lartësi prej 4 km. Pas disa ristrukturimeve dhe instalimit të një helike të re, biplani supozohej të bëhej një laborator fluturues. Në prill 1937, A.Ya. Dekker regjistroi avionin e përmirësuar; mori numrin PH-APL.

Gjatë ristrukturimit, avioni prototip humbi kapakun e tij të rregullt dhe disa pjesë të tjera. Në vend të tyre, një kuti marshi origjinale dhe një palë "helika me shpejtësi të ulët" u vendosën në hundën e gypit. Helika e përparme mori gjashtë tehe, e pasme - shtatë. Baza e helikës së re është një palë shpërndarës, të mbledhur nga një kornizë alumini me lëkurë nga i njëjti material. Tehet ishin të një dizajni të ngjashëm. Në lidhje me instalimin e vidave, hunda e makinës ndryshoi formën e saj në mënyrën më të dukshme. Në këtë rast, shtresa cilindrike e rotorit të pasmë nuk ka dalë përtej lëkurës së trupit të trupit.

Testet e laboratorit fluturues me helikën origjinale filluan në të njëjtin vit 1937. Vendi për ta ishte fusha ajrore e Ipenberg. Tashmë në fazat e hershme të testimit, u zbulua se helikat koaksiale me tehe të raportit të ulët të pamjes mund të krijojnë në fakt shtytjen e kërkuar. Me ndihmën e tyre, makina mund të bënte taksi dhe vrapim. Për më tepër, nga një kohë e caktuar, testuesit u përpoqën të ngrinin makinën në ajër. Dihet që Fokker C.I me përvojë ishte në gjendje të kryente disa fluturime, por nuk u fol për një ngritje të plotë.

Pamja e përparme. Foto Oldmachinepress.com

Testet e prototipit të avionit bënë të mundur identifikimin e të mirat dhe të këqijat e projektit origjinal. Është zbuluar se një palë helikë me rrotullim kundër-rrotullues është me të vërtetë në gjendje të prodhojë shtytjen e kërkuar. Në të njëjtën kohë, grupi i helikës së montuar dallohej nga madhësia e tij relativisht e vogël. Një avantazh tjetër i dizajnit ishte zhurma e reduktuar e krijuar nga tehët me raport të ulët të pamjes.

Megjithatë, kishte disa probleme. Helika A.Ya. Decker dhe kutia e shpejtësisë që i nevojitej ndryshonin nga mostrat ekzistuese në kompleksitetin e panevojshëm të prodhimit dhe mirëmbajtjes. Për më tepër, helika eksperimentale e instaluar në Fokker C.I tregoi performancë të pamjaftueshme të shtytjes. Ai e lejoi avionin të lëvizte në tokë dhe të zhvillohej mjaftueshëm shpejtësi e lartë, por shtytja e saj ishte e pamjaftueshme për fluturime.

Me sa duket, testet vazhduan deri në fillim të viteve dyzet, por për disa vite ato nuk çuan në rezultate reale. Puna e mëtejshme u pengua nga lufta. Në maj 1940, Gjermania e Hitlerit sulmoi Holandën dhe vetëm pak ditë më vonë një avion prototip me helikë të pazakontë u bë një trofe i agresorit. Ekspertët gjermanë pritej të shfaqnin interes për këtë zhvillim. Së shpejti laboratori fluturues u dërgua në një nga fushat ajrore afër Berlinit.

Duke ndezur motorin, helikat filluan të rrotullohen. E xhiruar nga filmi lajmesh

Ka informacione për disa teste të kryera nga shkencëtarët gjermanë, por këto teste përfunduan mjaft shpejt. Sipas disa raporteve, përpjekja e parë e gjermanëve për të ngritur aeroplanin në ajër përfundoi në një aksident. Ata nuk e restauruan makinën dhe ky ishte fundi i projektit të guximshëm. I vetmi aeroplan i pajisur me helikë me shpejtësi të ulët rrotullimi, nuk mund të tregonte anën e tij më të mirë, dhe për këtë arsye nga ide origjinale refuzoi. Në të ardhmen, u përdorën masivisht vetëm helikat e pamjes tradicionale.

Sipas ideve që qëndronin pas dizajnit origjinal, "Elika me shpejtësi të ulët" do të bëhej një alternativë e plotë për sistemet tradicionale. Ndryshe prej tyre në njëfarë kompleksiteti, mund të ketë përparësi në formën e dimensioneve më të vogla, rrotullimeve të reduktuara dhe zhurmës së reduktuar. Sidoqoftë, konkursi nuk funksionoi. Zhvilluar nga A.Ya. Dekker nuk ishte në gjendje as të kalonte të gjithë ciklin e provës.

Ndoshta, me zhvillim të mëtejshëm, helikat origjinale mund të tregojnë karakteristikat e dëshiruara dhe të gjejnë aplikim në projekte të caktuara të teknologjisë së aviacionit. Megjithatë, vazhdimi i punës u ngadalësua për shkak të problemeve dhe rrethanave të ndryshme dhe në maj të vitit 1940 projekti u ndërpre për shkak të sulmit gjerman. Pas kësaj, ideja e pazakontë më në fund mbeti pa të ardhme. Më vonë në vende të ndryshme Projektet premtuese të helikëve u përpunuan përsëri, por analoge të drejtpërdrejta të sistemit Adriaan Jan Decker nuk u krijuan.

Në bazë të materialeve:
https://oldmachinepress.com/
http://anyskin.tumblr.com/
http://hdekker.info/
http://strangernn.livejournal.com/
https://google.com/patents/US2186064

G.V. Makhotkin

Dizajni i helikës

Helikë ajri ka fituar një reputacion si një pajisje shtytëse e pazëvendësueshme për mjetet lundruese me shpejtësi të lartë që operojnë në ujëra të cekëta dhe të mbipopulluara, si dhe për makinat bore amfibe, të cilat duhet të punojnë në borë, akull dhe ujë. Ne kemi grumbulluar tashmë një përvojë të konsiderueshme si në vendin tonë ashtu edhe jashtë saj. aplikimet me helikë në anijet e vogla me shpejtësi të lartë dhe amfibët... Pra, që nga viti 1964 në vendin tonë, makinat bore amfibe (Fig. 1) KB im. A. N. Tupolev. Në Shtetet e Bashkuara, disa dhjetëra mijëra anije ajrore, siç i quajnë amerikanët, operohen në Florida.

Problemi i krijimit të një varke motorike me rrymë të cekët me shpejtësi të lartë me një helikë vazhdon të interesojë ndërtuesit tanë amatorë të anijeve. Fuqia më e arritshme për ta është 20-30 litra. Me. Prandaj, ne do të shqyrtojmë çështjet kryesore të projektimit të një njësie shtytëse ajrore me pritjen e një fuqie të tillë.

Përcaktimi i kujdesshëm i dimensioneve gjeometrike të helikës do të lejojë përdorimin e plotë të fuqisë së motorit dhe të marrë një shtytje afër maksimumit për fuqinë e disponueshme. Në këtë rast, një rëndësi e veçantë do të jetë zgjedhja e saktë e diametrit të vidës, nga e cila varet në shumë aspekte jo vetëm efikasiteti i helikës, por edhe niveli i zhurmës, i cili shkaktohet drejtpërdrejt nga madhësia e shpejtësive periferike.

Studimet e varësisë së shtytjes nga shpejtësia e udhëtimit kanë vërtetuar se për zbatimin e aftësive të helikës me fuqi 25 litra. Me. ai duhet të ketë një diametër prej rreth 2 m. Për të siguruar konsumin më të ulët të energjisë, ajri duhet të hidhet mbrapsht nga një avion me një sipërfaqe tërthore më të madhe; në rastin tonë të veçantë, sipërfaqja e fshirë nga vidhosja do të jetë rreth 3 m². Zvogëlimi i diametrit të helikës në 1 m për të zvogëluar nivelin e zhurmës do të zvogëlojë zonën e fshirë nga helika me 4 herë, dhe kjo, pavarësisht nga rritja e shpejtësisë në avion, do të shkaktojë një rënie të shtytjes në linjat e ankorimit me 37% . Fatkeqësisht, nuk është e mundur të kompensohet kjo rënie e shtytjes as me hap, as nga numri i teheve ose nga gjerësia e tyre.

Me një rritje të shpejtësisë së lëvizjes, humbja e tërheqjes nga një rënie në diametrin zvogëlohet; Kështu, rritja e shpejtësive lejon përdorimin e helikave më të vogla. Për helikat me diametër 1 dhe 2 m, duke siguruar shtytje maksimale në ankorim, me një shpejtësi prej 90 km / orë, vlerat e shtytjes bëhen të barabarta. Rritja e diametrit deri në 2.5 m, rritja e tërheqjes në ankorim, jep vetëm një rritje të lehtë të tërheqjes me shpejtësi mbi 50 km / orë. Në përgjithësi, çdo gamë e shpejtësive të funksionimit (me një fuqi të caktuar motori) ka diametrin e vet optimal të vidës. Me një rritje të fuqisë me një shpejtësi konstante, rritet diametri optimal për sa i përket efikasitetit.

Siç vijon nga ajo që tregohet në Fig. 2 grafikët, shtytja e helikës me diametër 1 m është më e madhe se shtytja e helikës së ujit (standard) e motorit të jashtëm "Neptun-23" ose "Privet-22" me shpejtësi mbi 55 km / orë, dhe e helikës me diametër 2 m - tashmë me shpejtësi mbi 30 -35 km / orë. Llogaritjet tregojnë se me një shpejtësi prej 50 km / orë, konsumi i karburantit kilometrik i një motori me një helikë me diametër 2 m do të jetë 20-25% më pak se motori më ekonomik i jashtëm "Privet-22".

Sekuenca e përzgjedhjes së elementeve të helikës sipas grafikëve të dhënë është si më poshtë. Diametri i helikës përcaktohet në varësi të shtytjes së kërkuar në linjat e ankorimit në fuqi të dhënë në boshtin e vidës. Nëse motobarka supozohet të funksionojë në zona të populluara ose zona ku ka kufizime të zhurmës, niveli i pranueshëm (për sot) i zhurmës do të korrespondojë me shpejtësinë periferike - 160-180 m / s. Duke përcaktuar, bazuar në këtë normë të kushtëzuar dhe diametrin e vidës, numrin maksimal të rrotullimeve të tij, ne do të vendosim raportin e ingranazhit nga boshti i motorit në boshtin e vidës.

Për një diametër prej 2 m, niveli i lejuar i zhurmës do të jetë rreth 1500 rpm (për një diametër prej 1 m - rreth 3000 rpm); kështu, raporti i marsheve me një shpejtësi motori prej 4500 rpm do të jetë rreth 3 (për një diametër prej 1 m - rreth 1.5).

Duke përdorur grafikun në Fig. 3, do të jeni në gjendje të përcaktoni sasinë e shtytjes së helikës nëse diametri i helikës dhe fuqia e motorit janë zgjedhur tashmë. Për shembullin tonë, është zgjedhur motori i fuqisë më të disponueshme - 25 kf. me., dhe diametri i helikës - 2 m Për këtë rast të veçantë, madhësia e shtytjes është 110 kg.

Mungesa e ingranazheve të besueshme është ndoshta pengesa më e madhe për t'u kapërcyer. Si rregull, disqet me zinxhirë dhe rripa të bëra nga amatorë në kushte artizanale nuk janë të besueshme dhe kanë efikasitet të ulët. Instalimi i detyruar direkt në boshtin e motorit çon në nevojën për të zvogëluar diametrin dhe, rrjedhimisht, për të zvogëluar efikasitetin e helikës.

Për të përcaktuar gjerësinë dhe lartësinë e tehut, përdorni nomogramin e paraqitur në Fig. 4. Në shkallën e djathtë horizontale nga pika që korrespondon me fuqinë në boshtin e vidës, vizatoni një vijë vertikale derisa të kryqëzohet me kurbën që korrespondon me diametrin e vidës së gjetur më parë. Nga pika e kryqëzimit, vizatoni një vijë horizontale në kryqëzimin me vertikalen e tërhequr nga një pikë në shkallën e majtë të numrit të rrotullimeve. Vlera që rezulton përcakton mbulimin e helikës që po projektohet (prodhuesit e avionëve e quajnë raportin e shumës së gjerësisë së fletëve me diametrin).

Për helikat me dy tehe, mbulimi është i barabartë me raportin e gjerësisë së tehut me rrezen e helikës R. Mbi vlerat e mbulimit, tregohen vlerat e hapave optimale të helikës. Për shembullin tonë, fitohen: mbulimi σ = 0,165 dhe lartësia relative (raporti i lartësisë ndaj diametrit) h = 0,52. Për një vidë me diametër 1 m σ = 0,50 m dhe h = 0,65. Një helikë me diametër 2 m duhet të jetë me 2 tehe me gjerësi teh 16,5% R, pasi mbulimi është i vogël; një helikë me diametër 1 m mund të jetë me 6 tehe me gjerësi teh 50: 3 = 16,6% R ose me 4 tehe me gjerësi teh 50: 2 = 25% R. Një rritje në numrin e tehuve do të japin një reduktim shtesë të nivelit të zhurmës.

Me një shkallë të mjaftueshme saktësie, mund të supozohet se hapi i helikës nuk varet nga numri i teheve. Jepim përmasat gjeometrike të një tehu druri me gjerësi 16,5% R. Të gjitha dimensionet në vizatim fig. 5 jepen si përqindje e rrezes. Për shembull, seksioni D është 16,4% R, i vendosur në 60% R. Akordi i seksionit është i ndarë në 10 pjesë të barabarta, domethënë 1,64% R secila; çorapja thyhet në 0,82% R. Ordinatat e profilit në milimetra përcaktohen duke shumëzuar rrezen me vlerën e përqindjes që korrespondon me secilën ordinatë, domethënë me 1,278; 1690; 2.046 ... 0.548.

Shndërrimi i fuqisë (çift rrotullues) të motorit në shtytje të nevojshme për lëvizjen përpara të avionëve, makinave me borë, rrëshqitësit, hovercraft. Helikat mund të jenë tërheqëse - ato janë të instaluara në avion, etj. përpara motorit (në drejtim të udhëtimit) dhe shtytëse - ato vendosen pas motorit. Vidhat mund të jenë koaksiale të vetme dhe të dyfishta, kur dy vida janë të vendosura njëra mbi tjetrën, boshti i vidës së sipërme kalon nëpër boshtin e uritur të vidës së poshtme dhe ato rrotullohen në drejtime të kundërta. Sipas metodës së lidhjes së tehuve në mëngë, ka helikë: hap i fiksuar, tehet e të cilave bëhen integrale me mëngën; hapi i ndryshueshëm - lloji më i zakonshëm, tehet e të cilit gjatë fluturimit mund të rrotullohen në mëngë rreth boshtit me një kënd të caktuar, i quajtur hapi i helikës; e kthyeshme, në të cilën gjatë fluturimit tehet mund të vendosen në një kënd negativ për të krijuar shtytje të drejtuar në drejtimin e kundërt me lëvizjen (tehet e tilla përdoren, për shembull, për frenim efektiv dhe për të zvogëluar gjatësinë e lëvizjes së avionit gjatë uljes). Një tipar i një helike me fletë është aftësia për të vendosur tehet përgjatë rrjedhës së ajrit gjatë fluturimit, në mënyrë që kur motori ndalon gjatë fluturimit, të mos rrisë tërheqjen e avionit nga helika. Numri i teheve të helikës është nga 2 në 6 për ato të vetme dhe deri në 12 për ato koaksiale.

Llojet e helikave janë rotor kryesor dhe rotor i bishtit aplikuar më helikopterë, rotorcraft, autoxhiro.

Enciklopedia "Teknika". - M .: Rosman. 2006 .

Helika me lopatë për shndërrimin e çift rrotullimit të motorit në shtytje të helikës. Instaluar në aeroplanë, rotorcraft, motorë dëbore, hovercraft, ekranoplane, etj.
V. në. të nënndara; me metodën e instalimit të tehuve - në helikat e një hapi konstant, të fiksuar dhe të ndryshueshëm (ato mund të jenë me lopatë ose të kthyeshme me fletë); sipas mekanizmit të ndryshimit të hapit - me një makinë mekanike, elektrike ose hidraulike; sipas skemës së punës - skema e drejtpërdrejtë ose e kundërt; sipas dizajnit - për të vetme, koaksiale, me dy rreshta, shekulli V.. në ring.
V. në. përbëhet nga tehe ( cm. Tehu i helikës), tufat dhe mund të përfshijnë gjithashtu ndryshime të hapit të helikës. V. në. ndryshojnë në diametrin D (0,5-6,2 m) dhe numrin e teheve k (2-12). Mëngë përdoret për të lidhur tehet dhe për të transmetuar çift rrotullues nga boshti i motorit. Mekanizmi i ndryshimit të hapit siguron një ndryshim në këndin e tehut gjatë fluturimit.
1) V. në. hapi i pandryshuar, tehet nuk rrotullohen rreth boshteve të tyre.
2) V. blades në. hapi fiks mund të vendoset në këndin e dëshiruar përpara fluturimit, por gjatë funksionimit ato nuk rrotullohen.
3) V. në. hapi i ndryshueshëm, ju mund të ndryshoni këndin e tehuve duke përdorur një sistem kontrolli manual ose automatikisht duke përdorur një kontrollues shpejtësie. Rregullatori ruan një shpejtësi të caktuar të motorit duke kontrolluar hapin duke furnizuar vajin përmes një sistemi kanalesh në zgavrat përkatëse të mekanizmit të kontrollit V. c. me makinë hidraulike.
4) Në korsi të motit V. tehet mund të instalohen në drejtim të rrymës për të reduktuar tërheqjen aerodinamike kur motori detyrohet të ndalojë gjatë fluturimit ( cm. Pupla e vidës).
5) Tehët me pendë të pasme të V.. mund të vendoset gjithashtu në një pozicion të tillë ku, kur rrotullohet, krijohet një shtytje negative, e cila përdoret në ulje për të zvogëluar gjatësinë e vrapimit dhe manovrimit në tokë ( cm. Kthimi i vidës).
Mekanizmat mekanikë dhe elektrikë për ndryshimin e hapit kanë inerci të madhe dhe për këtë arsye praktikisht nuk përdoren. V. më i përhapur në. me makinë hidraulike.
1) V. në. me një lëvizje hidraulike të një qarku të drejtë, tehet vendosen në një hap të vogël duke përdorur forcat e krijuara nga presioni i vajit dhe në një hap të madh nga forcat centrifugale të kundërpeshave. I tillë V. në. përdoren me fuqi motori deri në 2000 kW.
2) Në fuqitë mbi 2000 kW, masa e kundërpeshave rritet ndjeshëm, prandaj përdoren V.V. skema e kundërt, në të cilën tehet vendosen në një hap të madh duke përdorur forcat e krijuara nga presioni i vajit, dhe në një hap të vogël - nga forcat centrifugale të vetë teheve.
- Një helikë e vetme ka një rresht tehe,
- koaksiale V. shek. përbëhet nga dy vida të vetme të montuara në boshte koaksiale dhe që rrotullohen në drejtime të kundërta ( cm. Vidë koaksiale),
- dy rreshta V. shek. përbëhet nga dy vida të vetme, njëra pas tjetrës dhe që rrotullohen në të njëjtin drejtim.
- v. v. ka një unazë të profilizuar në unazë, falë së cilës do të krijohet tërheqje shtesë; efektive me shpejtësi të ulët (deri në 200 km / orë).
Për të reduktuar zvarritjen aerodinamike dhe humbjet e fuqisë në hyrje në V. in. janë instaluar fanarë (eliptike, konike, etj.) që mbulojnë pjesët e tufave dhe afër prapanicës së tehuve. Në shekullin lindor. mund të vendosen sisteme kundër akullit.
Tek V. në. gjenerata e re përfshin V. në. diametri i reduktuar me një numër të madh tehësh të gjerë të hollë në formë saber, të cilat quhen në mënyrë të paarsyeshme propfana.
Në periudhën fillestare të zhvillimit të aviacionit në forcat ajrore. janë bërë kryesisht prej druri dhe në vitet në vijim janë përdorur të tjera (çeliku, titani, lidhjet e aluminit, materialet e përbëra, etj.).
Për të vlerësuar cilësinë e V. në. dhe duke i krahasuar me njëra-tjetrën, kryesisht α dhe fuqi pa dimension
(β) = N / (ρ) n3D5
(N -, (ρ) - dendësia e ajrit, n - shpejtësia e rotorit)
dhe efikasitetin e helikës
(η) = (αλ) / (β) ((λ) = V / nD - relative, V - shpejtësia e fluturimit). V. karakteristikat në. janë përcaktuar në testet e fluturimit, nga hulumtimi i V.V. dhe modelet e tyre në tunele me erë, si dhe teorikisht. Gjatë llogaritjes dallohen 2 raste; përcaktimi i formës, madhësisë dhe numrit të teheve sipas vlerave të dhëna (α), (β) dhe (η) (problem i drejtpërdrejtë) dhe përcaktimi i (α), (β) dhe (η) sipas te gjeometria e njohur e V. v. (problem i anasjelltë).
Për herë të parë të marrë në konsideratë tehun e V. siç sugjeroi inxhinieri rus S. K. Dzhevetsky në 1892, ai gjithashtu parashtroi hipotezën e seksioneve të sheshta në 1910 (çdo seksion i tehut konsiderohet si). Duke zbërthyer forcën ngritëse të fletës ajrore dY dhe rezistencën e saj aerodinamike dX, përcaktohen shtytja dP dhe forca dQ e rezistencës ndaj rrotullimit të elementit të konsideruar të tehut, dhe shtytja totale e tehut dhe forca e rezistencës ndaj rrotullimit të tij ( kështu, fuqia e motorit e nevojshme për rrotullimin e fletës ajrore) merret nga integrimi përgjatë tehut. Në thelb, forcat që veprojnë në elementin e tehut përcaktohen nga shpejtësia relative W e rrjedhës së përplasjes dhe këndi i tij gjeometrik i sulmit.
(α) r = (φ) -arctg (V / (ω) r),
(φ) - këndi i instalimit të elementit të tehut.
Në mënyrë ideale, shpejtësia e rrjedhës së incidentit është
W = (ω) Xr + V,
ku (ω) është shpejtësia këndore e tehut, r është vektori i rrezes së seksionit në shqyrtim, V është vektori i shpejtësisë së fluturimit. Gjatë lëvizjes së tij, tehu zvarritet, duke i dhënë asaj një shpejtësi shtesë, induktive w. Si rezultat, shpejtësia e vërtetë Wн ,. Rrjedha rreth elementit dhe e vërtetë ((α) n ndryshojnë nga idealja Llogaritja e w dhe (α) n është problemi kryesor i teorisë së vidhos.
Në 1910-1911 G. Kh. Sabinin dhe B. N. Yuriev zhvilluan teorinë e Dzhevetsky, duke përfshirë në të, në veçanti, disa dispozita të teorisë së helikës ideale. Llogaritjet e V sipas formulave që morën, ishin në përputhje të kënaqshme me rezultatet eksperimentale. Në vitin 1912, N. Ye. Propozoi një teori vorbullash, e cila jep një paraqitje të saktë fizike të funksionimit të një vidhe dhe praktikisht të gjitha llogaritjet e një vorbulle. filloi të realizohej në bazë të kësaj teorie.
Sipas teorisë së Zhukovsky, helika zëvendësohet nga një sistem vorbullash të bashkangjitura dhe të lira. Në këtë rast, tehet zëvendësohen me vorbulla të bashkangjitura, të cilat shndërrohen në një që shkon përgjatë boshtit të helikës dhe vorbullat e lira zbresin nga buza e pasme e tehut, duke formuar përgjithësisht një fletë vorbulle spirale. Sipas supozimit se (ω) është lidhja (ω) me qarkullimin e shpejtësisë rreth seksionit të tehut. Hipoteza e seksioneve të sheshta me një rrjedhje të vazhdueshme rreth tehut u konfirmua eksperimentalisht nga koincidenca e shpërndarjeve të presionit mbi seksionet e tehut të një lopate rrotulluese. dhe krahë me të njëjtat profile të prerjes tërthore. Sidoqoftë, doli që rrotullimi ndikon në përhapjen e stallës së rrjedhës mbi sipërfaqen e tehut dhe, në veçanti, rrallimin në rajonin e ndarjes. Rajoni i ndarjes së rrjedhës që fillon në fund të tehut është i ngjashëm me një tub rrotullues, vakuumi në të kontrollohet forcë centrifugale dhe në brendësi të tehut është shumë më i madh se në krah.
Në (λ) 1, ndryshimi midis të vërtetës (ω) dhe mesatares bëhet i dukshëm, dhe llogaritja e V. v. me e vërtetë (ω) bëhet e ngjashme me llogaritjen e një krahu të një hapësire të fundme ( cm. Teoria e krahut). Kur llogaritet V. i ngarkuar shumë në. (me një raport të madh fuqie me sipërfaqen e fshirë nga vidhosja) duhet të merret parasysh deformimi i vorbullës.
Për faktin se shpejtësia rrethore e V. në. shtohet translator, ndikimi i shtypshmërisë së ajrit ndikon para së gjithash në shek. (çon në ulje të efikasitetit). Në shpejtësinë periferike të majës së tehut nënsonik, shpejtësinë e përkthimit të avionit dhe shpejtësinë nënsonike W, efekti i kompresueshmërisë së ajrit në (ω) është i dobët dhe ndikon vetëm në rrjedhën rreth tehut. Në rastin e fluturimit nënsonik dhe shpejtësive supersonike W në majën e tehut (kur është e nevojshme të merret parasysh kompresueshmëria e mediumit), teoria e një shpejtësie të lartë, bazuar në skemën e vorbullave të bashkangjitura (bartëse), bëhet praktikisht. i pazbatueshëm, dhe kërkohet një kalim në skemën e sipërfaqes mbajtëse. Një tranzicion i tillë është gjithashtu i nevojshëm me një shpejtësi nënsonike të majës së tehut, nëse gjerësia e saj është mjaft e madhe. Marrë eksperimentalisht në BRSS nga V. v. dhe korrigjimet për shkak të kompresueshmërisë së ajrit u përdorën gjerësisht në zgjedhjen e diametrave dhe numrit të teheve të ajrit të kondicionuar. dhe së bashku me zgjedhjen e formës së teheve (veçanërisht profilet e seksioneve të tyre kryq) bënë të mundur përmirësimin e karakteristikave të fluturimit të avionëve vendas, përfshirë ato që morën pjesë në Luftën e Madhe Patriotike.
Gjatë periudhës së parë të zotërimit të shpejtësive të larta nënsonike, detyra kryesore e projektimit të një shpejtësie të lartë konsideroi krijimin e helikave me diametër të madh (deri në 6 m) me një efikasitet të lartë (Helikë 85%) në shpejtësinë maksimale të fluturimit. Karakteristikat e fletëve ajrore me shpejtësi të lartë transonike u morën fillimisht në mënyrë eksperimentale në helikë me të ashtuquajturat fletë të kulluara, dhe një nga fletët ajrore kishte vetitë e një foleje ajrore superkritike (1949). Për periudhën e dytë (nga vitet '60) është karakteristikë një kërkesë shtesë - një shtytje e shtuar e V. in. në ngritje. Për këtë qëllim, janë zhvilluar tehe me profile të rritura të lakimit. Zhvillimi i mëtejshëm V. në. e lidhur me zhvillimin e vidave me një numër të madh tehe të hollë të gjerë në formë saber. Me një rritje të numrit dhe gjerësisë së teheve, rrjedhja rreth pjesëve të prapanicës së tyre, ku efekti i një rrjete profilesh është i rëndësishëm, merr një rëndësi të madhe. Një mjet për të reduktuar rezistencën e valës mund të jetë zgjedhja e formës së kokës. Llogaritjet dhe eksperimentet tregojnë se me shpejtësi fluturimi që korrespondojnë me numrin e fluturimit Mach M. kontribuar nga 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. D. Ostos

Aviacioni: Një Enciklopedi. - M .: Enciklopedia e Madhe Ruse. Kryeredaktor G.P. Svishçev. 1994 .

helikë ajri Enciklopedia "Aviacioni"

helikë ajri- Oriz. 1. Skemat e helikave. helikë - helikë me fletë për shndërrimin e rrotullimit të motorit në shtytje të helikës. Instaluar në aeroplanë, rotorcraft, aerosled, hovercraft, ekranoplane, etj. v… Enciklopedia "Aviacioni"

HELIKA AJRI- helikë me fletë, mjedisi i punës i së cilës është ajri. Propeller është një sistem i zakonshëm shtytës i avionit. Helika Detare në gjeometrinë e teheve dhe karakteristikat hidrodinamike janë dukshëm të ndryshme nga aviacioni dhe ... ... Referencë enciklopedike detare

Një helikë, një helikë, në të cilën fletët e profilizuara të vendosura në mënyrë radiale, duke u rrotulluar, hedhin ajër dhe në këtë mënyrë krijojnë një forcë shtytëse. V. në. përbëhet nga një tufë e vendosur në boshtin e motorit, dhe tehe me një hapësirë përgjatë ... ... Enciklopedia e Madhe Sovjetike

helikë ajri- orasraigtis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. vidë ajrore me shtytës; helikë vok. Luftschraube, f; Helikë, m; Saugschraube, f rus. helikë, m; helikë, m pranc. aéro shtytës, m; hélice aérienne, f; hélice shtytëse, f ... Fizikos terminų žodynas

Përpara se të zhvilloheshin motorët e avionëve, të gjithë aeroplanët kishin helikë, domethënë helikë të drejtuar nga motorë me djegie të brendshme si automobilat.

Të gjitha tehet e helikës kanë një formë tërthore që i ngjan seksionit kryq të një krahu avioni. Ndërsa helika rrotullohet, ajri rrjedh rreth sipërfaqes së përparme të secilës teh më shpejt se pjesa e pasme. Dhe rezulton se presioni përpara helikës është më i vogël se prapa tij. Kjo krijon një forcë shtytjeje përpara. Dhe madhësia e kësaj force është sa më e madhe, aq më e lartë është shpejtësia e rrotullimit të helikës.

(Në imazhin e mësipërm) Rrjedha e ajrit lëviz më shpejt përgjatë sipërfaqes drejtuese të tehut rrotullues të helikës. Kjo zvogëlon presionin e ajrit përpara dhe e detyron avionin të ecë përpara.

Një avion i drejtuar nga helikë ngrihet në ajër për shkak të shtytjes së krijuar nga rrotullimi i teheve të helikës.

Skajet e fletëve rrotulluese të helikës përshkruajnë një spirale në ajër. Sasia e ajrit që një helikë kalon përmes vetes varet nga madhësia e fletëve dhe shpejtësia e rrotullimit. Tehët shtesë dhe motorët më të fuqishëm mund të rrisin performancën e dobishme të helikës.

Pse fletët e helikës janë të përdredhur?

Nëse këto tehe do të ishin të sheshta, ajri do të shpërndahej në mënyrë të barabartë në sipërfaqen e tyre, duke shkaktuar vetëm rezistencë ndaj rrotullimit të helikës. Por kur tehet janë të lakuar, rryma e ajrit në kontakt me sipërfaqen e tyre merr drejtimin e saj në çdo pikë të sipërfaqes së tehut. Kjo formë tehu e lejon atë të kalojë ajrin në mënyrë më efikase dhe të mbajë raportin më të favorshëm midis shtytjes dhe rezistencës së ajrit.

Helika me kënd të ndryshueshëm. Këndi në të cilin tehu është montuar në qendrën kryesore të rotorit quhet këndi i konit të hapit. Në disa avionë, ky kënd mund të ndryshohet dhe kështu ta bëjë helikën të funksionojë sa më shumë të jetë e mundur në kushte të ndryshme fluturimi, domethënë gjatë ngritjes, ngjitjes ose fluturimit në lundrim.