Vad propellern på ett lättmotorigt flygplan är gjord av. Hur propellern fungerar. Beskrivning av flygplansmodell

Propellern är viktig del av kraftverket, och hur mycket det matchar motorn och flygplanet beror på det senares flygprestanda.

Förutom valet av propellerns geometriska parametrar, bör uppmärksamhet ägnas åt frågan om att samordna antalet varv för propellern och motorn, det vill säga valet av växellådan.

Propellerns princip

Propellerbladet utför en komplex rörelse - translationell och roterande. Bladelementets hastighet kommer att vara summan av periferihastigheten och translationshastigheten (flyghastigheten) - V

I valfri sektion av bladet, hastighetskomponenten V kommer att vara oförändrad, och periferihastigheten kommer att bero på värdet på radien vid vilken den aktuella sektionen är belägen.

Därför, med minskande radie, ökar strålens närmandevinkel till sektionen, medan sektionens attackvinkel minskar och kan bli noll eller negativ. Samtidigt är det känt att vingen "fungerar" mest effektivt i anfallsvinklar nära vinklarna med maximal aerodynamisk kvalitet. Därför, för att tvinga bladet att skapa den största dragkraften med minsta energiförbrukning, måste vinkeln vara variabel längs radien: mindre i änden av bladet och större nära rotationsaxeln - bladet måste vridas.

Lagen om utbredning av profilens tjocklek och vridning längs skruvens radie, såväl som formen på skruvprofilen, bestäms under propellerkonstruktionsprocessen och förfinas senare på basis av blåsning i vindtunnlar. Liknande studier utförs vanligtvis i specialiserade designbyråer eller institut utrustade med modern utrustning och datoranläggningar. Experimentella designbyråer, såväl som amatördesigners använder vanligtvis redan utvecklade familjer av skruvar, geometriska och aerodynamiska egenskaper som representeras i form av dimensionslösa koefficienter.

Viktigaste egenskaperna

Skruvdiameter - D kallas diametern på den cirkel som ändarna på dess blad beskriver under rotation.

Bladbreddär ett ackord av sektionen vid en given radie. Beräkningarna använder vanligtvis den relativa bladbredden

Tjockt blad vid valfri radie kallas den största sektionstjockleken vid denna radie. Tjockleken varierar längs bladets radie och minskar från propellerns centrum till dess ände. Den relativa tjockleken förstås som förhållandet mellan den absoluta tjockleken och bladets bredd vid samma radie:.

Installationsvinkeln för sektionen av bladet är vinkeln som bildas av kordan för den givna sektionen med propellerns rotationsplan.

Bladets stigning Här det avstånd som denna sektion kommer att förflytta sig i axiell riktning när skruven vrider sig ett varv runt sin axel och skruvas in i luften som ett fast ämne.

Steget och installationsvinkeln för sektionen är relaterade till ett uppenbart förhållande:

Riktiga propellrar har en stigning som varierar längs radien enligt en viss lag. Som en karakteristisk vinkel för bladet tas installationsvinkeln för sektionen belägen vid 0,75R från rotorns rotationsaxel, som regel, betecknad som.

Snurrade blad kallas förändringen längs radien av vinklarna mellan kordan av sektionen vid en given radie och kordan vid en radie av 0,75R, dvs.

För att underlätta användningen är alla de angivna geometriska egenskaperna vanligtvis representerade grafiskt som en funktion av den aktuella skruvradien

Som ett exempel visar följande figur data som beskriver geometrin hos en tvåbladig propeller med fast stigning:

Om skruven, som roterar med antalet varv, rör sig translationellt med en hastighet V då kommer det att gå vägen i ett varv. Detta värde kallas skruvens stigning, och dess förhållande till diametern kallas skruvens relativa stigning:

De aerodynamiska egenskaperna hos propellrar kännetecknas vanligtvis av den dimensionslösa dragkraftskoefficienten:

Effektfaktor

Och effektiviteten

Var R- luftdensitet, i beräkningar kan tas lika med 0,125 kgf s 2 / m 4

Skruvens vinkelhastighet, varv/s

D- skruvdiameter, m

P och N- respektive dragkraft och kraft på propelleraxeln, kgf, l. med.

Den teoretiska gränsen för propellerns dragkraft

För ALS-designern är det av intresse att göra ungefärliga uppskattningar av dragkraften som genereras av kraftverk... Detta problem kan enkelt lösas med hjälp av teorin om en ideal propeller, enligt vilken propellerns dragkraft representeras som en funktion av tre parametrar: motoreffekt, propellerdiameter och flyghastighet. Praxis har visat att dragkraften hos rationellt tillverkade riktiga propellrar endast är 15 - 25% lägre än de teoretiska gränsvärdena.

Resultaten av beräkningar enligt teorin om en ideal propeller visas i följande graf, som låter dig bestämma förhållandet mellan dragkraft och kraft beroende på flyghastigheten och parametern N/D 2... Det kan ses att vid hastigheter nära noll beror dragkraften till stor del på propellerns diameter, men även vid hastigheter av storleksordningen 100 km/h är detta beroende mindre betydande. Dessutom ger grafen en visuell representation av oundvikligheten av en minskning av propellerns dragkraft när det gäller flyghastighet, vilket måste beaktas vid utvärdering av flygdata för en ALS.

baserat på material:
"Guide för designers av amatörbyggda flygplan", Volym 1, SibNIIA

På grund av bristen på rimliga alternativ var nästan alla flygplan från första hälften av förra seklet utrustade med kolvmotorer och propellrar. För att förbättra teknikens tekniska egenskaper och flygegenskaper föreslogs nya konstruktioner av propellrar, som hade vissa funktioner. I mitten av trettiotalet föreslogs en helt ny design som gjorde det möjligt att få önskade förmågor. Dess författare var den holländska designern A.Ya. Decker.

Adriaan Jan Decker började sitt arbete inom skruvsystem redan på tjugotalet. Sedan utvecklade han en ny impellerdesign för väderkvarnar. För att förbättra de viktigaste egenskaperna föreslog uppfinnaren att använda plan som liknar en flygplansvinge. 1927 installerades ett sådant pumphjul i en av bruken i Nederländerna och testades snart. I början av nästa decennium togs tre dussin sådana pumphjul i drift, och 1935 var de redan utrustade med 75 kvarnar.

Experimentflygplan med propeller A.Ya. Decker. Foto Oldmachinepress.com

I början av trettiotalet, efter att ha testat och introducerat en ny design i kvarnar, kunde A.Ya. Dekker föreslog att man skulle använda liknande enheter inom flyget. Enligt hans beräkningar kunde ett specialdesignat pumphjul användas som propeller för flygplan. Snart skapades denna idé i form av nödvändig dokumentation. Dessutom tog formgivaren hand om att få patent.

Användningen av en icke-standard propellerkonstruktion, som uppfinnaren tänkt på, borde ha gett vissa fördelar jämfört med befintliga system... I synnerhet blev det möjligt att minska propellrarnas hastighet samtidigt som man fick tillräcklig dragkraft. I detta avseende, uppfinningen av A.Ya. Decker kallas ofta för "propeller med låg rotationshastighet". Denna design namngavs på samma sätt i patent.

Den första patentansökan lämnades in 1934. I slutet av juli 1936 hade A.Ya. Decker fick ett brittiskt patentnummer 450990, vilket bekräftar hans prioritet i skapandet av den ursprungliga propellerpropellern. Inte långt innan det första patentet utfärdades dök ytterligare en ansökan upp. Det andra patentet utfärdades i december 1937. Några månader tidigare hade den holländska designern skickat dokumenten till patentverken i Frankrike och USA. Den senare utfärdade dokument US 2186064 i början av 1940.

Skruvdesign av den andra versionen. Ritning från patent

Brittiska patentet nr 450990 beskrev en ovanlig propellerkonstruktion som kan ge tillräcklig prestanda med en viss minskning av negativa faktorer. Designern föreslog att man skulle använda ett stort ogivalformat skruvnav som smidigt förvandlas till rosett flygplanets flygkropp. Stora blad skulle fästas styvt på den. ovanlig form... Det var bladens ursprungliga konturer, som A.Ya. Decker, kunde ha lett till önskat resultat.

Bladen på "låghastighets"-propellern var tvungna att ha en låg förlängning med stor kordlängd. De måste monteras i vinkel mot navets längdaxel. Bladet fick en aerodynamisk profil med en förtjockad nos. Det föreslogs att få tån på bladet att sopas. Spetsen var placerad nästan parallellt med skruvens rotationsaxel, och det föreslogs att göra bakkanten krökt med en utskjutande änddel.

Inre struktur av skruven och kugghjulet. Ritning från patent

Det första projektet 1934 innebar användningen av fyra blad. En skruv av denna design måste monteras på en axel som sträcker sig från växellådan med de erforderliga egenskaperna. Ett betydande område av propellerbladen i kombination med den aerodynamiska profilen borde ha gett en ökning av dragkraften. Därmed blev det möjligt att få tillräcklig dragkraft vid lägre varvtal i jämförelse med en traditionell propellerkonstruktion.

Redan efter att ha lämnat in en ansökan om det första patentet A.Ya. Dekker testade en erfaren propeller och drog vissa slutsatser. Vid besiktningen konstaterades att den föreslagna utformningen har vissa nackdelar. Så luftflödet bakom propellern divergerade åt sidorna, och bara en liten del av det passerade längs flygkroppen. Detta ledde till en kraftig försämring av effektiviteten hos stjärrodren. Alltså i som det står Deckerskruven kunde inte användas i praktiken.

Ytterligare utveckling av den ursprungliga propellern ledde till uppkomsten av en uppdaterad design med ett antal viktiga skillnader. Det var hon som blev föremål för det andra brittiska och första amerikanska patentet. Intressant nog beskrev dokumentet från USA, i motsats till det engelska, inte bara skruven utan också designen av dess enheter.

Flygplan Fokker C.I - en liknande maskin blev ett flygande laboratorium för att testa idéerna från A.Ya. Decker. Foto Airwar.ru

Den uppdaterade produkten med låg rotationshastighet borde ha inkluderat två koaxialpropellrar med motsatt rotation samtidigt. Den främre propellern föreslogs fortfarande byggas på basis av ett stort strömlinjeformat nav. De bakre rotorbladen måste fästas på en cylindrisk enhet med jämförbara dimensioner. Precis som i det tidigare projektet kunde den främre rotorsnurran och den bakre rotorringen fungera som flygplanets noskon.

Båda propellrarna var tänkta att få blad av liknande design, vilket var en utveckling av utvecklingen av det första projektet. Återigen var det nödvändigt att använda kraftigt krökta blad med lågt bildförhållande med en utvecklad aerodynamisk profil. Trots den svepta framkanten ökade profillängden i riktning från roten till spetsen, vilket bildade en karakteristisk krökning av bakkanten.

Enligt beskrivningen av patentet måste den främre rotorn rotera moturs (sett från pilotens sida), den bakre rotorn medurs. Propellerbladen måste monteras på lämpligt sätt. Antalet blad berodde på propellerns erforderliga egenskaper. Patentet visade en design med fyra blad på varje propeller, medan den senare prototyp fick ett större antal plan.

Monteringsprocessen för de ursprungliga skruvarna, du kan se produktens inre delar. Foto Oldmachinepress.com

Det amerikanska patentet beskrev designen av originalväxellådan, vilket gjorde det möjligt att överföra vridmoment från en motor till två motroterande propellrar. Det föreslogs att ansluta motoraxeln till solhjulet på den första (bakre) planetariska konturen av växellådan. Med hjälp av en ringväxel som fästs på plats överfördes kraft till satellitväxlarna. Deras bärare var kopplad till den främre rotoraxeln. Denna axel var också kopplad till solhjulet på den andra planetväxeln. Den roterande bäraren för dess satelliter var ansluten till den ihåliga axeln på den bakre rotorn. Denna design av växellådan gjorde det möjligt att synkront reglera skruvarnas rotationshastighet, samt att säkerställa deras rotation i motsatta riktningar.

Såsom uppfinnaren tänkt, skulle huvuddragkraften skapas av den främre propellerns blad. Baksidan var i sin tur ansvarig för korrekt omdirigering av luftflöden och gjorde det möjligt att bli av med de negativa effekterna som observerades i den grundläggande designen. Efter två koaxialpropellrar passerade luftflödet längs flygkroppen och ska normalt blåsa stjärtenheten med roder. För att få sådana resultat kan den bakre rotorn ha en reducerad rotationshastighet - ungefär en tredjedel av de främre rotorvarven.

Den ursprungliga propellerpropellern skapades med hänsyn till det möjliga införandet av flygteknik i nya projekt, och därför krävdes det att utföra fullvärdiga tester. I början av 1936 grundade Adriaan Jan Dekker sitt eget företag, Syndicaat Dekker Octrooien, för att testa den ursprungliga propellern och - om den lyckades - för att främja denna uppfinning inom flygindustrin.

Den färdiga propellern på planet. Foto Oldmachinepress.com

I slutet av mars samma år förvärvade Dekker Syndicate ett holländskt byggt Fokker C.I multipurpose biplan. Denna maskin med en maximal startvikt på endast 1255 kg var utrustad med en BMW IIIa bensinmotor med en effekt på 185 hk. Med en standard tvåbladig träpropeller kunde den nå hastigheter på upp till 175 km/h och stiga till en höjd av 4 km. Efter viss omstrukturering och installation av en ny propeller var det meningen att biplanet skulle bli ett flygande laboratorium. I april 1937, A.Ya. Dekker registrerade det uppgraderade flygplanet; han fick numret PH-APL.

Under omstruktureringen tappade prototypflygplanet sin vanliga motorhuv och några andra delar. I stället för dem placerades en originalväxellåda och ett par "låghastighetspropellrar" i nosen på flygkroppen. Den främre rotorn fick sex blad, den bakre en - sju. Grunden för den nya propellern är ett par nav, sammansatta av en aluminiumram med skinn från samma material. Bladen var av liknande design. I samband med monteringen av skruvarna ändrade bilens nos form på det mest märkbara sättet. I det här fallet stack den cylindriska kåpan på den bakre rotorn inte ut utanför flygkroppens hud.

Tester av flyglaboratoriet med originalpropellern startade samma år 1937. Platsen för dem var Ipenbergs flygfält. Redan i de tidiga teststadierna fann man att koaxialpropellrar med blad med lågt bildförhållande faktiskt kan skapa den dragkraft som krävs. Med deras hjälp kunde bilen utföra taxi och jogging. Dessutom försökte testarna från en viss tid lyfta upp bilen i luften. Det är känt att den rutinerade Fokker C.I kunde genomföra flera flygningar, men det var inget tal om en fullfjädrad start.

Frontvy. Foto Oldmachinepress.com

Tester av prototypflygplanet gjorde det möjligt att identifiera både för- och nackdelar med det ursprungliga projektet. Det har visat sig att ett par motroterande propellrar verkligen är kapabla att producera den erforderliga dragkraften. Samtidigt kännetecknades den sammansatta propellergruppen av sin relativt lilla storlek. En annan designfördel var det minskade bruset som genererades av blad med lågt bildförhållande.

Det fanns dock några problem. Propeller A.Ya. Decker och växellådan han behövde skilde sig från befintliga prover i den onödiga komplexiteten i tillverkning och underhåll. Dessutom visade den experimentella propellern installerad på Fokker C.I otillräcklig dragkraft. Han lät planet röra sig på marken och utvecklas tillräckligt hög hastighet, men dess dragkraft var otillräcklig för flygningar.

Tydligen fortsatte testerna fram till början av fyrtiotalet, men under flera år ledde de inte till riktiga resultat. Ytterligare arbete förhindrades av kriget. I maj 1940 attackerade Hitlertyskland Nederländerna och bara några dagar senare blev ett prototypflygplan med ovanliga propellrar en trofé för angriparen. Tyska experter förväntades visa intresse för denna utveckling. Snart skickades flyglaboratoriet till ett av flygfälten nära Berlin.

När motorn startade började propellrarna rotera. Skott från nyhetsfilm

Det finns information om vissa tester utförda av tyska forskare, men dessa tester tog slut snabbt nog. Enligt vissa rapporter slutade tyskarnas allra första försök att lyfta upp planet i en olycka. De restaurerade inte bilen, och detta var slutet på det djärva projektet. Det enda flygplanet utrustat med propeller med låg rotationshastighet, kunde inte visa sig från sin bästa sida, och därför från ursprunglig idé vägrade. I framtiden användes bara propellrar med traditionellt utseende massivt.

Enligt idéerna bakom den ursprungliga designen skulle den speciella "Low Speed Propeller" bli ett fullfjädrat alternativ till traditionella system. Skiljer sig från dem i viss komplexitet, det kan ha fördelar i form av mindre dimensioner, minskat varvtal och minskat ljud. Trots det gick inte tävlingen. Utvecklad av A.Ya. Dekker klarade inte ens hela testcykeln.

Kanske, med vidareutveckling, kunde de ursprungliga propellrarna visa de önskade egenskaperna och hitta tillämpning i vissa projekt inom flygteknik. Fortsättningen av arbetet bromsades dock upp på grund av olika problem och omständigheter och i maj 1940 stoppades projektet på grund av det tyska anfallet. Därefter lämnades den ovanliga idén slutligen utan framtid. Senare i olika länder lovande propellerdesigner utarbetades igen, men direkta analoger av Adriaan Jan Decker-systemet skapades inte.

Baserat på material:
https://oldmachinepress.com/
http://anyskin.tumblr.com/
http://hdekker.info/
http://strangernn.livejournal.com/
https://google.com/patents/US2186064

G.V. Makhotkin

Propellerdesign

Luftpropeller har skaffat sig ett rykte som en oersättlig framdrivningsanordning för höghastighetsflytande farkoster som arbetar i grunt och igenvuxet vatten, samt för amfibiesnöskotrar, som måste arbeta på snö, is och vatten. Vi har redan samlat på oss betydande erfarenhet både i vårt land och utomlands. propellerapplikationer på snabba småfarkoster och groddjur... Så sedan 1964 i vårt land, amfibie snöskotrar (Fig. 1) KB im. A. N. Tupolev. I USA trafikeras flera tiotusentals luftbåtar, som amerikanerna kallar dem, i Florida.

Problemet med att skapa en höghastighetsmotorbåt med litet djupgående med en propeller fortsätter att intressera våra amatörskeppsbyggare. Den mest tillgängliga kraften för dem är 20-30 liter. med. Därför kommer vi att överväga huvudfrågorna för att designa en luftframdrivningsenhet med förväntan på just en sådan kraft.

Noggrann bestämning av propellerns geometriska dimensioner kommer att tillåta full användning av motorkraften och erhålla en dragkraft nära det maximala för den tillgängliga kraften. I det här fallet kommer det korrekta valet av skruvdiameter att vara av särskild betydelse, på vilken inte bara propellerns effektivitet i stor utsträckning beror på, utan också ljudnivån, som direkt orsakas av storleken på periferihastigheterna.

Studier av dragkraftens beroende av färdhastighet har fastställt att för genomförandet av kapaciteten hos propellern med en effekt på 25 liter. med. den måste ha en diameter på ca 2 m. För att säkerställa lägsta energiförbrukning måste luft kastas tillbaka av en stråle med större tvärsnittsarea; i vårt speciella fall kommer arean som sveps av skruven att vara cirka 3 m². Att minska propellerns diameter till 1 m för att minska ljudnivån kommer att minska den yta som sveps av propellern med 4 gånger, och detta, trots ökad hastighet i jeten, kommer att orsaka en minskning av dragkraften vid förtöjningslinor med 37 % . Tyvärr är det inte möjligt att kompensera för denna minskning av dragkraften vare sig stegvis eller med antalet blad eller deras bredd.

Med en ökning av rörelsehastigheten minskar förlusten i dragkraft från en minskning av diametern; Genom att öka hastigheterna kan mindre propellrar användas. För propellrar med en diameter på 1 och 2 m, som ger maximal dragkraft vid förtöjningen, med en hastighet av 90 km / h, blir dragkraftsvärdena lika. Att öka diametern upp till 2,5 m, öka dragkraften vid förtöjningen, ger endast en liten ökning av dragkraften vid hastigheter över 50 km/h. I allmänhet har varje område av arbetshastigheter (vid en viss motoreffekt) sin egen optimala skruvdiameter. Med en effektökning vid konstant hastighet ökar diametern optimalt vad gäller effektivitet.

Som följer av vad som visas i fig. 2 grafer, dragkraften för propellern med en diameter på 1 m är större än dragkraften för vattenpropellern (standard) på Neptune-23 eller Privet-22 utombordsmotor vid hastigheter över 55 km/h, och propellern med en diameter på 2 m - redan vid hastigheter över 30 -35 km/h. Beräkningar visar att vid en hastighet av 50 km / h kommer kilometerbränsleförbrukningen för en motor med en propeller med en diameter på 2 m att vara 20-25% mindre än den mest ekonomiska utombordsmotorn "Privet-22".

Sekvensen för val av propellerelement enligt de givna graferna är som följer. Propellerns diameter bestäms beroende på erforderlig dragkraft vid förtöjningslinorna vid given makt på skruvaxeln. Om motorbåten är tänkt att trafikeras i befolkade områden eller områden där det finns bullerrestriktioner, kommer den acceptabla (för idag) bullernivån att motsvara periferihastigheten - 160-180 m/s. Efter att ha bestämt, baserat på denna villkorade norm och skruvdiametern, det maximala antalet varv, kommer vi att fastställa utväxlingsförhållandet från motoraxeln till skruvaxeln.

För en diameter på 2 m kommer den tillåtna ljudnivån att vara cirka 1500 rpm (för en diameter på 1 m - cirka 3000 rpm); således kommer utväxlingen vid ett motorvarvtal på 4500 rpm att vara cirka 3 (för en diameter på 1 m - cirka 1,5).

Med hjälp av grafen i fig. 3 kommer du att kunna bestämma propellerns dragkraft om propellerdiametern och motoreffekten redan har valts. För vårt exempel väljs motorn med den mest tillgängliga effekten - 25 hk. med., och propellerns diameter - 2 m. För detta speciella fall är dragkraftens storlek 110 kg.

Bristen på pålitliga växellådor är kanske det största hindret att övervinna. Som regel är kedje- och remdrift gjorda av amatörer under hantverksförhållanden opålitliga och har låg effektivitet. Tvångsinstallation direkt på motoraxeln leder till behovet av att minska diametern och följaktligen minska propellerns effektivitet.

För att bestämma bladets bredd och stigning, använd nomogrammet som visas i fig. 4. På den horisontella högra skalan från den punkt som motsvarar kraften på skruvaxeln, rita en vertikal linje tills den skär kurvan som motsvarar den tidigare hittade skruvdiametern. Från skärningspunkten, rita en horisontell linje till skärningspunkten med vertikalen ritad från en punkt på den vänstra skalan för antalet varv. Det resulterande värdet bestämmer täckningen av propellern som designas (flygplanstillverkare kallar förhållandet mellan summan av bladens bredd och diametern).

För tvåbladiga propellrar är täckningen lika med förhållandet mellan bladbredden och propellerradien R. Ovanför täckningsvärdena anges värdena för de optimala propellerstigningarna. För vårt exempel erhålls följande: täckning σ = 0,165 och relativ stigning (förhållande mellan stigning och diameter) h = 0,52. För en skruv med en diameter på 1 m σ = 0,50 m och h = 0,65. En propeller med en diameter på 2 m bör vara 2-bladig med en bladbredd på 16,5 % R, eftersom täckningen är liten; en propeller med en diameter på 1 m kan vara 6-bladig med en bladbredd på 50: 3 = 16,6 % R eller en 4-bladig med en bladbredd på 50: 2 = 25 % R. En ökning av antalet blad kommer att ge en ytterligare sänkning av ljudnivån.

Med tillräcklig noggrannhet kan man anta att propellerstigningen inte är beroende av antalet blad. Vi ger de geometriska måtten på ett träblad med en bredd på 16,5% R. Alla mått på ritningen fig. 5 anges i procent av radien. Till exempel är sektion D 16,4 % R, belägen vid 60 % R. Sektionens ackord är uppdelad i 10 lika delar, det vill säga 1,64 % R vardera; strumpan är bruten genom 0,82% R. Profilordinaterna i millimeter bestäms genom att multiplicera radien med det procentvärde som motsvarar varje ordinata, det vill säga med 1,278; 1,690; 2,046 ... 0,548.

Omvandling av motorns kraft (vridmoment) till den dragkraft som krävs för rörelse framåt av flygplan, snöskotrar, segelflygplan, svävare. Propellrar kan dra - de är installerade på flygplanet etc. framför motorn (i färdriktningen) och tryckande - de är placerade bakom motorn. Skruvarna kan vara enkel- och dubbelkoaxial, när två skruvar är placerade ovanför varandra, passerar den övre skruvens axel genom den ihåliga axeln på den nedre skruven och de roterar i motsatta riktningar. Enligt metoden för att fästa bladen på hylsan finns det propellrar: fast stigning, vars blad är gjorda i ett stycke med hylsan; variabel stigning - den vanligaste typen, vars blad under flygning kan roteras i hylsan runt axeln med en viss vinkel, kallad propellerns stigning; vändbar, där bladen kan ställas in i en negativ vinkel under flygning för att skapa en dragkraft riktad i motsatt riktning mot rörelsen (sådana blad används till exempel för effektiv bromsning och för att minska längden på flygplanets körning under landning). En egenskap hos skovelpropellern är förmågan att ställa in bladen längs luftflödet under flygning, så att när motorn stannar under flygning ökar det inte flygplanets motstånd från propellern. Antalet propellerblad är från 2 till 6 för enstaka och upp till 12 för koaxiala.

Typerna av propellrar är huvudrotor och svansrotor tillämpas på helikoptrar, rotorfarkoster, autogyros.

Encyclopedia "Technics". - M .: Rosman. 2006 .

Skovelpropellrar för omvandling av motorns vridmoment till propellerns dragkraft. Installerad på flygplan, rotorfarkoster, snöskotrar, svävare, ekranoplan, etc.
V. in. uppdelad; genom metoden för att installera bladen - på propellrarna med en konstant, fast och variabel stigning (de kan vara skovel- eller skovelreversibla); enligt stegväxlingsmekanismen - med en mekanisk, elektrisk eller hydraulisk drivning; enligt arbetsschemat - direkt eller omvänt schema; genom design - för enkel, koaxial, dubbelrad, V. sekel. i ringen.
V. in. består av blad ( centimeter. Propellerblad), bussningar och kan även inkludera förändringar av propellerstigningen. V. in. skiljer sig i diameter D (0,5-6,2 m) och antalet blad k (2-12). Hylsan används för att fästa bladen och överföra vridmoment från motoraxeln. Mekanismen för stigningsändring ger en förändring av vinkeln på bladen under flygning.
1) V. in. oförändrad stigning, roterar inte bladen runt sina axlar.
2) V. blad in. fast stigning kan ställas in i önskad vinkel före flygning, men under drift roterar de inte.
3) V. in. variabel stigning kan du ändra vinkeln på bladen med ett manuellt styrsystem eller automatiskt med en hastighetsregulator. Regulatorn upprätthåller ett givet motorvarvtal genom att styra steget genom att tillföra olja genom ett system av kanaler till motsvarande hålrum i kontrollmekanismen V. c. med hydraulisk drivning.
4) Vid väderflöjeln V. bladen kan installeras nedströms för att minska aerodynamiskt motstånd när motorn tvingas stanna under flygning ( centimeter. Skruvens fjädring).
5) Fjäderomvända V:s blad. kan också ställas in i ett sådant läge där, när den roterar, skapas negativ dragkraft, som används vid landning för att minska längden på löpningen och manövreringen på marken ( centimeter. Skruvvändning).
Mekaniska och elektriska mekanismer för att ändra stigningen har stor tröghet och används därför praktiskt taget inte. Den mest utbredda V. in. med hydraulisk drivning.
1) V. in. med en hydraulisk drivning av en rak krets ställs bladen in på en liten stigning med hjälp av krafterna som skapas av oljetrycket, och på en stor stigning av motvikternas centrifugalkrafter. Sådana V. in. används med motoreffekter upp till 2000 kW.
2) Vid effekter över 2000 kW ökar massan av motvikter avsevärt, därför används V.V. det omvända schemat, där bladen är inställda på en stor stigning med hjälp av krafterna som skapas av oljetrycket, och vid en liten stigning - av själva bladens centrifugalkrafter.
- En enda propeller har en rad blad,
- koaxial V. århundradet. består av två enkla skruvar monterade på koaxialaxlar och som roterar i motsatta riktningar ( centimeter. koaxialskruv),
- tvåradigt V. sekel. består av två enkla skruvar, den ena efter den andra och roterande i samma riktning.
- v. v. den har en profilerad ring i ringen, tack vare vilken ytterligare dragkraft kommer att skapas; effektiv vid låga hastigheter (upp till 200 km/h).
För att minska aerodynamiskt motstånd och effektförluster vid inloppet till V. in. kåpor (elliptiska, koniska, etc.) är installerade, som täcker bussningen och de nästan stötande delarna av bladen. På det östra århundradet. anti-isningssystem kan placeras.
Till V. in. ny generation inkluderar V. in. reducerad diameter med ett stort antal breda tunna sabelformade blad, som orimligt kallas propfans.
Under den inledande perioden av utvecklingen av flyget i flygvapnet. gjorda huvudsakligen av trä, och under efterföljande år användes andra (stål, titan, aluminiumlegeringar, kompositmaterial, etc.).
För att bedöma kvaliteten på V. in. och jämföra dem med varandra, huvudsakligen dimensionslösa α och kraft
(β) = N/(ρ) n3D5
(N -, (ρ) - luftdensitet, n - rotorhastighet)
och propellerns effektivitet
(η) = (αλ) / (β) ((λ) = V / nD - relativ, V - flyghastighet). V. egenskaper i. bestäms i flygtester, från V.V:s forskning. och deras modeller i vindtunnlar, såväl som teoretiskt. Vid beräkning urskiljs 2 fall; bestämning av formen, storleken och antalet blad enligt de givna värdena (α), (β) och (η) (direkt problem) och bestämning av (α), (β) och (η) enligt till den välkända geometrin av V. v. (omvänt problem).
För första gången att betrakta V:s klinga. som den ryske ingenjören S. K. Dzhevetsky föreslog 1892, lade han också fram hypotesen om platta sektioner 1910 (varje sektion av bladet anses vara). Genom att sönderdela lyftkraften för bärytan dY och dess aerodynamiska motstånd dX, bestäms dragkraften dP och kraften dQ för motståndet mot rotation av det aktuella bladelementet, och bladets totala dragkraft och motståndskraften mot dess rotation ( följaktligen erhålls motoreffekten som krävs för att rotera bärytan) genom integration längs bladet. I grund och botten bestäms krafterna som verkar på bladelementet av den relativa hastigheten W för det infallande flödet och dess geometriska anfallsvinkel
(α) r = (φ) -arctg (V / (ω) r),
(φ) - monteringsvinkel för bladelementet.
Helst är den infallande flödeshastigheten
W = (ω) Xr + V,
där (ω) är bladets vinkelhastighet, r är radievektorn för det aktuella avsnittet, V är flyghastighetsvektorn. Under sin rörelse släpar bladet med, vilket ger det en extra induktiv hastighet w. Som ett resultat, den verkliga hastigheten Wн ,. flöde runt elementet och sant ((α) n skiljer sig från ideal. Beräkning av w och (α) n är huvudproblemet i teorin om skruven.
1910-1911 utvecklade G. Kh. Sabinin och B. N. Yuriev Dzhevetskys teori, inklusive i den, i synnerhet, några bestämmelser i teorin om den ideala propellern. V:s beräkningar enligt formlerna de erhållit överensstämde de tillfredsställande med experimentresultaten. År 1912 föreslog N. Ye en virvelteori, som ger en korrekt fysisk representation av en skruvs funktion och praktiskt taget alla beräkningar av en virvel. började utföras på grundval av denna teori.
Enligt Zhukovskys teori är propellern ersatt av ett system av fästa och fria virvlar. I det här fallet ersätts bladen av fästa virvlar, som förvandlas till en som löper längs propellerns axel, och fria virvlar faller ned från bladets bakkant och bildar vanligtvis en spiralformad virvelskiva. Under antagandet att (ω) är sambandet (ω) med cirkulationen av hastighet runt bladsektionen. Hypotesen om plana sektioner med ett kontinuerligt flöde runt bladet bekräftades experimentellt av sammanträffandet av tryckfördelningar över sektionerna av bladet på en roterande skovel. och vingar med samma tvärsnittsprofiler. Det visade sig emellertid att rotation påverkar utbredningen av flödesstoppet över bladytan och i synnerhet sällsyntheten i separationsområdet. Flödessepareringsområdet som börjar vid änden av bladet liknar ett roterande rör, vakuumet i det kontrolleras centrifugalkraft och på insidan av bladet är mycket större än på vingen.
Vid (λ) 1 blir skillnaden mellan den sanna (ω) och medelvärdet märkbar, och beräkningen av V. v. med sant (ω) blir liknar beräkningen av en vinge i ett ändligt spann ( centimeter. Vingteori). Vid beräkning av tungt belastat V. in. (med ett stort kraftförhållande till ytan som svepts bort av skruven) måste virveldeformation beaktas.
På grund av det faktum att omkretshastigheten för V. in. translationell läggs till, påverkar inflytandet av luftens kompressibilitet först av allt på V. århundradet. (leder till en minskning av effektiviteten). Vid subsonisk periferihastighet för bladspetsen, translationshastighet för flygplanet och subsonisk hastighet W, är effekten av luftkompressibilitet på (ω) svag och påverkar endast flödet runt bladet. När det gäller subsonisk flygning och överljudshastigheter W vid bladspetsen (när det är nödvändigt att ta hänsyn till mediets kompressibilitet), blir VV-teorin, baserad på schemat för bifogade (bärande) virvlar, praktiskt taget otillämplig, och en övergång till lagerytans schema krävs. En sådan övergång är också nödvändig vid en underljudshastighet av bladspetsen, om dess bredd är tillräckligt stor. Erhållen experimentellt i Sovjetunionen av V. v. och korrigeringar på grund av luftens kompressibilitet användes i stor utsträckning vid valet av diametrar och antalet blad för luftkonditioneringen. och tillsammans med valet av formen på bladen (särskilt profilerna för deras tvärsnitt) gjorde det möjligt att förbättra flygegenskaperna för inhemska flygplan, inklusive de som deltog i det stora fosterländska kriget.
Under den första perioden av att bemästra höga subsoniska hastigheter, är huvuduppgiften att designa en hög hastighet övervägde skapandet av propellrar med stor diameter (upp till 6 m) med hög effektivitet (propeller 85%) vid maximal flyghastighet. Egenskaperna hos vingarna vid höga transoniska hastigheter erhölls först experimentellt på propellrar med så kallade dränerade blad, och en av vingarna hade egenskaperna hos en superkritisk bäryta (1949). För den andra perioden (från 60-talet) är ett ytterligare krav karakteristiskt - en ökad dragkraft av V. in. vid start. För detta ändamål har blad med ökade krökningsprofiler utvecklats. Ytterligare utveckling V. in. i samband med utvecklingen av skruvar med ett stort antal breda tunna sabelformade blad. Med en ökning av bladens antal och bredd blir flödet runt deras rumpdelar, där effekten av ett gitter av profiler är betydande, av stor betydelse. Ett sätt att minska vågimpedansen kan vara valet av formen på kokan. Beräkningar och experiment visar att vid flyghastigheter motsvarande Mach-flygnummer M. bidragit av 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. Ostosky.

Aviation: An Encyclopedia. - M .: Great Russian Encyclopedia. Chefredaktör G.P. Svishchev. 1994 .

luftpropeller Encyclopedia "Aviation"

luftpropeller- Ris. 1. System av propellrar. propeller - skovelpropeller för omvandling av motorns vridmoment till propellerns dragkraft. Installerad på flygplan, rotorfarkoster, aerosledar, svävare, ekranoplan, etc. v … Encyclopedia "Aviation"

LUFTPROPELLER- skovelpropeller, vars arbetsmedium är luft. Propellern är ett vanligt framdrivningssystem för flygplan. Marine Propeller på bladens geometri och hydrodynamiska egenskaper skiljer sig väsentligt från flyg och ... ... Marin encyklopedisk referens

En propeller, en propeller, i vilken radiellt placerade profilerade blad, roterande, kastar luft och därigenom skapar en tryckkraft. V. in. består av en bussning placerad på motoraxeln och blad med spännvidd längs ... ... Stor sovjetisk uppslagsbok

luftpropeller- orasraigtis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. pumphjul luftskruv; propeller vok. Luftschraube, f; Propeller, m; Saugschraube, f rus. propeller, m; propeller, m pranc. aéro propulseur, m; hélice aérienne, f; hélice propulsive, f ... Fizikos terminų žodynas

Innan jetmotorer utvecklades hade alla flygplan propellrar, det vill säga propellrar som drivs av förbränningsmotorer som bilar.

Alla propellerblad har en tvärsnittsform som liknar tvärsnittet av en flygplansvinge. När propellern roterar strömmar luft runt framsidan av varje blad snabbare än baksidan. Och det visar sig att trycket framför propellern är mindre än bakom den. Detta skapar en skjutkraft framåt. Och storleken på denna kraft är ju större, desto högre rotationshastighet på propellern.

(På bilden ovan) Luftflödet rör sig snabbare längs den främre ytan på det roterande propellerbladet. Detta minskar det främre lufttrycket och tvingar flygplanet att röra sig framåt.

Ett propellerdrivet flygplan lyfter upp i luften på grund av den dragkraft som genereras av propellerbladens rotation.

Ändarna på de roterande propellerbladen beskriver en spiral i luften. Mängden luft som en propeller driver genom sig själv beror på bladens storlek och rotationshastigheten. Ytterligare blad och kraftfullare motorer kan öka propellerns användbara prestanda.

Varför är propellerbladen vridna?

Om dessa blad var platta, skulle luften fördelas jämnt över deras yta, vilket endast orsakar motstånd mot rotation av propellern. Men när bladen är krökta får luftflödet i kontakt med deras yta sin riktning vid varje punkt på bladytan. Denna bladform gör att den skär genom luften mer effektivt och bibehåller det mest gynnsamma förhållandet mellan dragkraft och luftmotstånd.

Propellrar med variabel vinkel. Vinkeln med vilken bladet är monterat i huvudrotornavet kallas stigningsvinkeln. På vissa flygplan kan denna vinkel ändras och därmed göra att propellern fungerar så användbar som möjligt under olika flygförhållanden, det vill säga under start, stigning eller kryssningsflygning.