Aircraft propeller: pangalan, klasipikasyon at katangian

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Ang batayan ng paggalaw ng hangin sa mga prinsipyo ng aerodynamics ay ang pagkakaroon ng puwersa na sumasalungat sa paglaban ng hangin sa paglipad at grabidad. Ang lahat ng modernong sasakyang panghimpapawid, maliban sa mga glider, ay may makina na ang kapangyarihan ay na-convert sa puwersang ito. Ang mekanismong nagpapalit ng pag-ikot ng shaft ng power plant sa thrust ay ang aircraft propeller.

Paglalarawan ng Propeller

Ang Aircraft propeller ay isang mekanikal na aparato na may mga blades na pinaikot ng engine shaft at lumilikha ng thrust para sa paggalaw ng sasakyang panghimpapawid sa hangin. Sa pamamagitan ng pagkiling ng mga blades, ibinabalik ng propeller ang hangin, na lumilikha ng isang lugar na may mababang presyon sa harap nito at mataas na presyon sa likod nito. Halos lahat ng tao sa mundo kahit isang beses sa kanilang buhay ay nagkaroon ng pagkakataong makita ang device na ito, kaya hindi kinakailangan ang maraming pang-agham na kahulugan. Ang propeller ay binubuo ng mga blades, isang hub na konektado sa engine sa pamamagitan ng isang espesyal na flange, pagbabalanse ng mga timbang na inilagay sa hub, isang mekanismo para sa pagbabago ng pitch ng propeller at isang fairing na sumasakop sa hub.

Iba pang pangalan

Ano ang isa pang pangalan para sa propeller ng eroplano? Sa kasaysayan, mayroong dalawang pangunahing pangalan: ang aktwal na propeller at ang propeller. Gayunpaman, kalaunan ay lumitaw ang iba pang mga pangalan, na binibigyang-diin ang alinman sa mga tampok ng disenyo o karagdagang mga function na itinalaga sa yunit na ito. Sa partikular:

• Fenestron. Isang tornilyo na ipinasok sa isang espesyal na channel sa buntot ng isang helicopter.
• Impeller. Isang tornilyo na nakapaloob sa isang espesyal na singsing.
• Propfan. Ang mga ito ay hugis-arrow, o hugis-saber na mga turnilyo sa dalawang row na may pinababang diameter.
• Windfan. Emergency backup power supply system mula sa paparating na daloy ng hangin.
• Rotor. Minsan ito ay tinatawag na pangunahing rotor ng isang helicopter at ilang iba pa.

Teorya ng Propeller

Sa kaibuturan nito, ang anumang propeller ng sasakyang panghimpapawid ay isang uri ng mga movable wings sa miniature, na nabubuhay ayon sa parehong mga batas ng aerodynamics gaya ng wing. Iyon ay, ang paglipat sa kapaligiran ng atmospera, ang mga blades, dahil sa kanilang profile at pagkahilig, ay lumikha ng isang daloy ng hangin, na siyang nagtutulak na puwersa ng sasakyang panghimpapawid. Ang lakas ng daloy na ito, bilang karagdagan sa tiyak na profile, ay nakasalalay sa diameter at bilis ng propeller. Kasabay nito, ang pag-asa ng thrust sa mga rebolusyon ay parisukat, at sa diameter - kahit na sa ika-4 na antas. Ang pangkalahatang thrust formula ay ang mga sumusunod: P=αρn²D^{4kung saan:}

• α – propeller thrust coefficient (depende sa disenyo at profile ng mga blades);
• ρ - density ng hangin;
• n - bilang ng mga rebolusyonmga turnilyo;
• D ang diameter ng turnilyo.

Nakakainteres na ihambing sa formula sa itaas, isa pang nagmula sa parehong teorya ng turnilyo. Ito ang kinakailangang kapangyarihan upang matiyak ang pag-ikot: T=Βρn³ D^{5, kung saan ang Β ay ang kalkuladong power factor ng propeller.}

Paghahambing sa dalawang formula na ito, makikita na sa pamamagitan ng pagtaas ng bilis ng propeller ng sasakyang panghimpapawid at pagtaas ng diameter ng propeller, ang kinakailangang lakas ng makina ay lumalaki nang husto. Kung ang antas ng thrust ay proporsyonal sa parisukat ng mga rebolusyon at ang ika-4 na kapangyarihan ng diameter, kung gayon ang kinakailangang lakas ng makina ay tumataas na sa proporsyon sa kubo ng mga rebolusyon at ang ika-5 na kapangyarihan ng diameter ng propeller. Habang tumataas ang lakas ng makina, tumataas din ang bigat nito, na nangangailangan ng higit pang thrust. Isa pang masamang bilog sa industriya ng sasakyang panghimpapawid.

Mga detalye ng propeller

Anumang propeller na naka-install sa isang sasakyang panghimpapawid ay may mga sumusunod na katangian:

• Diametro ng tornilyo.
• Geometric na paglipat (hakbang). Ang terminong ito ay tumutukoy sa distansya na lalakbayin ng turnilyo, na bumagsak sa isang teoretikal na solidong ibabaw sa isang rebolusyon.
• Tread - ang aktwal na distansyang nilakbay ng propeller sa isang rebolusyon. Malinaw na nakadepende ang value na ito sa bilis at sa dalas ng pag-ikot.
• Anggulo ng blade - ang anggulo sa pagitan ng eroplano at ang aktwal na pitch ng propeller.
• Hugis ng Blade – Karamihan sa mga modernong blade ay hugis saber, hubog.
• Profile ng blade - ang cross section ng bawat blade ay may, bilang panuntunan, hugis pakpak.
• Mean blade chord –geometric na distansya sa pagitan ng mga gilid ng unahan at dulo.

Kasabay nito, ang pangunahing katangian ng isang aircraft propeller ay ang thrust nito, ibig sabihin, kung ano ang kailangan nito.

Dignidad

Ang sasakyang panghimpapawid na gumagamit ng propeller bilang propeller ay mas matipid kaysa sa kanilang mga turbojet na katapat. Ang kahusayan ay umabot sa 86%, na isang hindi matamo na halaga para sa jet aircraft. Ito ang kanilang pangunahing bentahe, na aktwal na nagbalik sa kanila sa operasyon sa panahon ng krisis sa langis noong 70s ng huling siglo. Sa maikling distansya, ang bilis ay hindi kritikal kumpara sa ekonomiya, kaya karamihan sa mga panrehiyong sasakyang panghimpapawid ay pinapaandar ng propeller.

Flaws

May mga disadvantage din ang propeller aircraft. Una sa lahat, ang mga ito ay puro "kinetic" cons. Sa panahon ng pag-ikot, ang propeller ng sasakyang panghimpapawid, na may sariling masa, ay may epekto sa katawan ng sasakyang panghimpapawid. Kung ang mga blades, halimbawa, ay umiikot nang pakanan, kung gayon ang pabahay ay may posibilidad na iikot, ayon sa pagkakabanggit, pakaliwa. Ang mga turbulence na nilikha ng propeller ay aktibong nakikipag-ugnayan sa mga pakpak at empennage ng sasakyang panghimpapawid, na lumilikha ng iba't ibang mga daloy sa kanan at kaliwa, at sa gayon ay nagiging destabilize ang landas ng paglipad.

Sa wakas, ang umiikot na propeller ay isang uri ng gyroscope, ibig sabihin, ito ay may posibilidad na mapanatili ang posisyon nito, na nagpapahirap sa pagbabago ng landas ng paglipad para sa hanginhukuman. Ang mga pagkukulang na ito ng propeller ng sasakyang panghimpapawid ay kilala sa mahabang panahon, at natutunan ng mga taga-disenyo na harapin ang mga ito sa pamamagitan ng pagpapakilala ng isang tiyak na kawalaan ng simetrya sa disenyo ng mga barko mismo o sa kanilang mga ibabaw ng kontrol (mga timon, mga spoiler, atbp.). In fairness, dapat tandaan na ang mga jet engine ay mayroon ding mga katulad na "kinetic" na pagkukulang, ngunit sa medyo maliit na lawak.

Ang tinatawag na locking effect ay maaari ding maiugnay sa mga minus, kapag ang pagtaas sa diameter at bilis ng pag-ikot ng propeller ng sasakyang panghimpapawid sa ilang mga limitasyon ay huminto upang makagawa ng epekto sa anyo ng pagtaas ng thrust. Ang epekto na ito ay nauugnay sa paglitaw sa ilang mga seksyon ng mga blades ng mga daloy ng hangin na malapit- o supersonic na bilis, na lumilikha ng isang krisis sa alon, iyon ay, ang pagbuo ng mga shocks ng hangin. Sa katunayan, nalampasan nila ang sound frontier. Kaugnay nito, ang maximum na bilis ng sasakyang panghimpapawid na may propeller ay hindi lalampas sa 650-700 km/h.

Marahil ang tanging exception ay ang Tu-95 bomber, na umaabot sa bilis na hanggang 950 km/h, iyon ay, halos sonic speed. Ang bawat isa sa mga makina nito ay nilagyan ng dalawang coaxial propeller na umiikot sa magkasalungat na direksyon. Well, ang huling problema ng propeller-driven na sasakyang panghimpapawid ay ang kanilang ingay, ang mga kinakailangan para sa kung saan ay patuloy na hinihigpitan ng mga awtoridad sa aviation.

Pag-uuri

Maraming paraan para pag-uri-uriin ang mga propeller ng aircraft. Ang mga ito ay nahahati sa mga grupo depende sa materyal na kung saan sila ginawa, sa hugis ng mga blades, ang kanilang diameter, dami, pati na rin ang isang bilang ng iba pa.katangian. Gayunpaman, ang pinakamahalaga ay ang kanilang pag-uuri ayon sa dalawang pamantayan:

• Una - may variable-pitch at fixed-pitch propeller.
• Pangalawa - may mga humihila at tumutulak na turnilyo.

Ang una ay naka-install sa harap ng sasakyang panghimpapawid, at ang pangalawa, ayon sa pagkakabanggit, sa likuran. Ang isang sasakyang panghimpapawid na may isang pusher propeller ay bumangon nang mas maaga, ngunit pagkatapos ay nakalimutan ito ng ilang panahon at kamakailan lamang ay muling lumitaw sa kalangitan. Ngayon ang layout na ito ay malawakang ginagamit sa maliliit na sasakyang panghimpapawid. Mayroong kahit na medyo kakaibang mga pagpipilian, nilagyan ng parehong paghila at pagtulak ng mga blades sa parehong oras. Ang isang sasakyang panghimpapawid na may rear propeller ay may ilang mga pakinabang, pangunahin sa kung saan ay ang mas mataas na lift-to-drag ratio nito. Gayunpaman, dahil sa kakulangan ng karagdagang airflow mula sa propeller, ang pakpak ay may pinakamasamang katangian ng pag-alis at paglapag.

Variable Pitch Screw

Naka-install ang mga variable na pitch propeller sa halos lahat ng modernong medium at malalaking sasakyang panghimpapawid. Sa isang malaking blade pitch, maraming thrust ang nakakamit, ngunit kung ang bilis ng engine ay medyo mababa, ang acceleration ay magiging lubhang mabagal. Ito ay halos kapareho sa sitwasyon sa isang kotse kapag nasa mas matataas na mga gears na sinusubukang magsimula.

Mataas na bilis at maliit na propeller pitch ay lumilikha ng panganib ng stalling at drop thrust sa zero. Samakatuwid, sa panahon ng paglipad, ang pitch ay patuloy na nagbabago. Ngayon ito ay ginagawa sa pamamagitan ng automation, ngunit bago ang piloto mismo ay kailangang patuloy na subaybayan ito nang manu-mano.ayusin ang anggulo. Ang mekanismo para sa pagpapalit ng pitch ng propeller ay isang espesyal na bushing na may mekanismo sa pag-drive na umiikot sa mga blades na nauugnay sa axis ng pag-ikot ayon sa kinakailangang antas.

Modernong pag-unlad sa Russia

Walang tigil ang paggawa sa pagpapahusay ng mga device. Sa kasalukuyan, ang mga pagsubok ng isang bagong propeller ng AB-112 na sasakyang panghimpapawid ay isinasagawa. Gagamitin ito sa Il-112V light military transport aircraft. Ito ay isang 6-bladed propeller na may kahusayan na 87%, isang diameter na 3.9 metro at isang bilis ng pag-ikot ng 1200 rpm at isang variable na pitch propeller. Isang bagong profile ng blade ang binuo at ang disenyo nito ay gumaan.