Luftpropeller
Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 17 juni 2022; kontroller kräver 2 redigeringar .En propeller ( propeller) ( eng. propeller , av propellere - "drive forward" [1] ) är en bladpropeller som skapar dragkraft under rotation genom att kasta tillbaka luft med lite extra varvtal [2] , driven av motorn och omvandla vridmomentmotorn dragkraft .
Propellrar som utför (utöver framdrivningsfunktioner) ytterligare eller andra funktioner har speciella namn: rotor , huvudrotor, huvudrotor ( roterande flygplan ), svansrotor , fenetron , impeller , fläkt , vindgenerator , propfan .
Propellern används som propeller för flygplan ( flygplan , autogyros , cyclogyros (cykloptrar) och helikoptrar med kolv- och turbopropmotorer ), samt i samma kapacitet för ekranoplan , snöskotrar , flygplan och svävare .
I gyroplan och helikoptrar används propellern också som huvudrotor , och i helikoptrar används den även som stjärtrotor.
Propellern som fungerar som en propeller bildar i kombination med motorn en propellerenhet (VMU), som är en del av kraftverket .
Specifikationer
Propellerbladen , som roterar, fångar upp luft och kastar den i motsatt riktning mot rörelsen. En lågtryckszon skapas framför skruven och ett ökat tryck bakom skruven.
- Beroende på användningssätt är propellrarna uppdelade i att dra och trycka (de första är placerade framför motorn, de andra är bakom)
- Beroende på möjligheten att ändra bladens stigning är propellern uppdelad i propellrar med fast och variabel stigning .
De avgörande faktorerna är skruvens diameter och stigning . Skruvens stigning motsvarar det tänkta avståndet som skruven kommer att röra sig, skruvas in i ett inkompressibelt medium på ett varv. Det finns propellrar med förmågan att ändra stigningen både på marken och under flygning. Den senare blev utbredd i slutet av 1930-talet och används på nästan alla flygplan (utom vissa ultralätta) och helikoptrar. I det första fallet används stigningsändring för att skapa mer dragkraft i ett brett spektrum av hastigheter vid något ändrade (eller oförändrade) motorvarvtal motsvarande dess maximala effekt, i det andra - på grund av omöjligheten av en snabb förändring av huvudrotorns hastighet .
Rotationen av propellerbladen resulterar i en snurrande effekt på flygplanet, vars orsaker är följande:
- Propellerns reaktiva moment . Alla propeller som roterar i en riktning tenderar att rulla planet eller vända helikoptern i motsatt riktning. Det är på grund av detta som asymmetri uppstår i den laterala kontrollen av flygplanet. Till exempel gör ett flygplan med en vänsterhänt propeller att svängar, vänder och rullar åt höger mycket lättare och snabbare än åt vänster. Samma jetmoment är en av anledningarna till flygplanets okontrollerade svängning åt sidan i början av körningen .
- Vridning av propellerstrålen . Propellern snurrar luftflödet, vilket också orsakar ett asymmetriskt luftflöde av planen och stjärtytorna till höger och vänster, olika vinglyft till höger och vänster, och en skillnad i luftflöde på styrytorna. Asymmetrin i flödet är tydligt synlig i flygkemiska arbeten när man observerar rörelsen av det sprutade ämnet
- Gyroskopiskt moment för propellern . Varje snabbt roterande kropp har ett gyroskopiskt moment ( toppeffekt ), som består i önskan att behålla sin position i rymden. Om du med våld lutar gyroskopets rotationsaxel i någon riktning, till exempel uppåt eller nedåt, kommer det inte bara att motverka denna avvikelse, utan kommer att gå i riktningen vinkelrät mot effekten, det vill säga i detta fall till höger eller vänster. Så när stigningsvinkeln ändras under stadig flygning, tenderar flygplanet att självständigt ändra kurs, och i början av svängen tenderar flygplanet att självständigt ändra stigningsvinkeln.
- Momentet som orsakas av det asymmetriska flödet runt propellern. Under flygning avböjs propelleraxeln från riktningen för det mötande flödet av attackvinkeln. Detta leder till att det fallande bladet flyter runt med en större anfallsvinkel än det stigande. Den högra sidan av propellern kommer att generera mer dragkraft än den vänstra. Således kommer ett girmoment till vänster att skapas. Detta ögonblick kommer att ha det största värdet vid maximalt motordriftläge och den maximala attackvinkeln
Alla fyra orsakerna till svängen - det reaktiva momentet, strålens verkan, det gyroskopiska momentet och det asymmetriska flödet runt propellern, verkar alltid i en riktning, med en vänsterroterande propeller vrider de flygplanet åt höger, och med en höger rotationspropeller - till vänster. Denna effekt är särskilt uttalad på kraftfulla 1-motoriga flygplan under start, när flygplanet rör sig i låg hastighet framåt och effektiviteten hos luftrodren är låg. Med ökande hastighet försvagas vändmomentet på grund av en kraftig ökning av rodrens effektivitet.
För att kompensera för svängmomentet är alla flygplan gjorda asymmetriska, åtminstone avleder de rodret från flygplanets centrala konstruktionsaxel.
Förutom den gyroskopiska effekten saknar två av dessa tre nackdelar koaxialpropellrar .
Jet- och gyroskopmomentet är också inneboende i alla turbojetmotorer och tas med i beräkningen i designen av flygplanet. För att kompensera för det reaktiva momentet hos helikopterpropellern är det nödvändigt att använda en svansrotor som förhindrar att flygkroppen roterar, eller att använda flera rotorer (vanligtvis 2).
Effektivitet
Verkningsgrad ( Efficiency ) hos en propeller är förhållandet mellan användbar effekt som förbrukas för att övervinna motståndet mot rörelse hos ett flygplan och motoreffekt. Ju närmare verkningsgraden är 1, desto mer effektivt förbrukas motoreffekten och desto högre hastighet eller lastkapacitet kan den utvecklas med samma effekt-till- vikt-förhållande .
Positiva och negativa
Effektiviteten hos moderna propellrar når 82-86%, vilket gör dem mycket attraktiva för flygplansdesigners. Flygplan med turbopropkraftverk är mycket mer ekonomiska än flygplan med jetmotorer . Propellern har dock också vissa begränsningar, både konstruktiva och operativa. Några av dessa begränsningar beskrivs nedan.
- "Låsningseffekt". Denna effekt uppstår antingen med en ökning av propellerns diameter, eller med en ökning av rotationshastigheten och uttrycks i frånvaro av en ökning av dragkraften med en ökning av kraften som överförs till propellern. Effekten är förknippad med utseendet på propellerbladen av sektioner med transoniskt och överljudsluftflöde (vågkris).
Detta fenomen medför betydande begränsningar för de tekniska egenskaperna hos flygplan med propellerkraftverk. I synnerhet kan moderna flygplan med propellrar som regel inte nå hastigheter på mer än 650–700 km/h. Det snabbaste propellerdrivna flygplanet, Tu-95 bombplan, har en maxhastighet på 920 km/h, där låsningseffektproblemet löstes genom att använda 2 koaxialpropellrar med acceptabla bladstorlekar som roterar i motsatta riktningar - Ökat ljud . Bullernivån för moderna flygplan regleras för närvarande av ICAO- standarder . En propeller av klassisk design passar inte in i dessa standarder. Nya typer av sabelbladiga propellrar skapar mindre ljud, men sådana blad är mycket komplexa och dyra att tillverka.
Historik
Idén om en propeller kommer från den arkimedeiska skruven .
En teckning av Leonardo Da Vinci som visar en prototyp av en helikopter med en huvudrotor är känd . Skruven ser fortfarande ut som Arkimedes.
I juli 1754 demonstrerade Mikhail Lomonosov en flygplatsmodell. På den är bladen redan tillplattade, vilket för dem närmare det moderna utseendet. Man tror att Lomonosov använde bilden av en kinesisk barnleksak - en bambuhelikopter .
Lovande utveckling
Flygplanskonstruktörer går till vissa tekniska knep så att en så effektiv framdrivningsanordning som en propeller får plats på framtidens flygplan.
- Att övervinna den blockerande effekten. På den kraftfullaste NK-12 turbopropmotorn i världen är kraftverkets vridmoment uppdelat mellan två koaxialpropellrar som roterar i olika riktningar
- Användningen av sabelblad. En flerbladig propeller med tunna sabelformade blad gör att du kan fördröja vågkrisen och därmed öka den maximala flyghastigheten. En sådan teknisk lösning implementeras till exempel på SV-27 koaxial propfan för AN-70 flygplanet
- Utveckling av överljudspropellrar. Denna utveckling har pågått i många år, men kommer inte att leda till verklig teknisk implementering. Bladet på en överljudspropeller har en extremt komplex form, vilket gör det svårt att beräkna dess styrka. Dessutom visade sig experimentella överljudspropellrar vara mycket bullriga.
- Impeller . Slutsatsen av propellern i den aerodynamiska ringen. En mycket lovande riktning, eftersom den gör det möjligt att minska ändflödet runt bladen, minska buller och öka säkerheten (skydda människor från skador). Men själva ringens vikt fungerar som en begränsande faktor för det utbredda antagandet av en sådan designlösning inom flyget. Men på snöskotrar, luftbåtar, svävare och luftskepp kan pumphjulet ses ganska ofta
- Fläkt . Precis som ett pumphjul är det inneslutet i en ring, men dessutom har det en ingång och ibland en utgående ledvinge. Styrvingen är ett system av fasta blad (stator) som gör att du kan reglera luftflödet som kommer in i fläktrotorn, och därigenom öka dess effektivitet. Används ofta i moderna flygplansmotorer
Se även
Litteratur
- Propeller // Stora sovjetiska encyklopedin : [i 30 volymer] / kap. ed. A. M. Prokhorov . - 3:e uppl. - M . : Soviet Encyclopedia, 1969-1978.
- propeller // Encyclopedia "Teknik". . — 2006. . // Encyclopedia "Teknik". — M.: Rosman. 2006.
- propeller // Encyclopedia "Teknik". . — 2006. . // Aviation: Encyclopedia. - M .: Great Russian Encyclopedia. Chefredaktör G. P. Svishchev. 1994.
Anteckningar
- ↑ Liten akademisk ordbok . Arkiverad från originalet den 21 december 2021.
- ↑ Stor encyklopedisk polyteknisk ordbok .
 Ordböcker och uppslagsverk | |
|---|---|
| I bibliografiska kataloger |
|