Flypropell: navn, klassifisering og egenskaper

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Grunnlaget for luftbevegelse på prinsippene for aerodynamikk er tilstedeværelsen av en kraft som motvirker luftmotstand i flukt og tyngdekraft. Alle moderne fly, med unntak av seilfly, har en motor hvis kraft omdannes til denne kraften. Mekanismen som omdanner rotasjonen av akselen til kraftverket til skyvekraft er flypropellen.

Propellbeskrivelse

Flypropell er en mekanisk enhet med blader som roteres av en motoraksel og skaper skyvekraft for flyets bevegelse i luften. Ved å vippe bladene kaster propellen luft tilbake, og skaper et område med lavt trykk foran den og høyt trykk bak den. Nesten alle mennesker på jorden minst en gang i livet hadde muligheten til å se denne enheten, så mange vitenskapelige definisjoner er ikke nødvendig. Propellen består av blader, et nav koblet til motoren gjennom en spesiell flens, balanserende vekter plassert på navet, en mekanisme for å endre propellens stigning og en kåpe som dekker navet.

Andre navn

Hva er et annet navn for en flypropell? Historisk sett var det to hovednavn: selve propellen og propellen. Senere dukket det imidlertid opp andre navn, med vekt på enten designfunksjoner eller tilleggsfunksjoner tildelt denne enheten. Nærmere bestemt:

• Fenestron. En skrue satt inn i en spesiell kanal i halen på et helikopter.
• Impeller. En skrue innelukket i en spesiell ring.
• Propfan. Disse er pilformede eller sabelformede skruer i to rader med redusert diameter.
• Windfan. Nød backup strømforsyningssystem fra den motgående luftstrømmen.
• Rotor. Dette kalles noen ganger hovedrotoren til et helikopter og noen andre.

propellteori

I kjernen er enhver flypropell en slags bevegelige vinger i miniatyr, som lever etter de samme aerodynamiske lovene som vingen. Det vil si at bladene beveger seg i det atmosfæriske miljøet, på grunn av deres profil og helning, skaper en luftstrøm, som er drivkraften til flyet. Styrken til denne strømmen, i tillegg til den spesifikke profilen, avhenger av diameteren og hastigheten til propellen. Samtidig er avhengigheten av skyvekraft på omdreininger kvadratisk, og av diameter - til og med til 4. grad. Den generelle skyveformelen er som følger: P=αρn²D^4hvor:

• α – propelltrykkkoeffisient (avhenger av utformingen og profilen til bladene);
• ρ - lufttetthet;
• n - antall omdreiningerskruer;
• D er skruens diameter.

Det er interessant å sammenligne med formelen ovenfor, en annen avledet fra samme skrueteori. Dette er kraften som kreves for å sikre rotasjon: T=Βρn³D^{5, der Β er den beregnede effektfaktoren til propellen.}

Sammenligner disse to formlene, kan man se at ved å øke hastigheten på flypropellen og øke diameteren på propellen, vokser den nødvendige motorkraften eksponentielt. Hvis skyvenivået er proporsjon alt med kvadratet av omdreiningene og 4. potens av diameteren, øker den nødvendige motoreffekten allerede i forhold til terningen av omdreiningene og 5. potens av propelldiameteren. Ettersom motoreffekten øker, øker også vekten, som krever enda mer skyvekraft. Nok en ond sirkel i flyindustrien.

propellspesifikasjoner

Enhver propell installert på et fly har følgende egenskaper:

• Skruediameter.
• Geometrisk trekk (trinn). Dette begrepet refererer til avstanden som skruen ville reise, og krasjet inn i en teoretisk solid overflate i én omdreining.
• Slitebane - den faktiske avstanden tilbakelagt av propellen i én omdreining. Denne verdien avhenger selvsagt av hastigheten og rotasjonsfrekvensen.
• Bladevinkel - vinkelen mellom planet og den faktiske stigningen til propellen.
• Bladeform – De fleste moderne blader er sabelformede, buede.
• Knivprofil - tverrsnittet til hvert blad har som regel en vingeform.
• Mean blade akkord –geometrisk avstand mellom for- og bakkant.

Samtidig er hovedkarakteristikken til en flypropell dens skyvekraft, det vil si hva den trengs til.

Dignity

Fly som bruker en propell som propell er mye mer økonomiske enn sine turbojet-motstykker. Effektiviteten når 86 %, som er en uoppnåelig verdi for jetfly. Dette er deres viktigste fordel, som faktisk satte dem i drift igjen under oljekrisen på 70-tallet av forrige århundre. På korte avstander er ikke hastighet kritisk sammenlignet med økonomi, så de fleste regionale luftfartsfly er propelldrevne.

Flaws

Propellfly har også ulemper. For det første er dette rene "kinetiske" ulemper. Under rotasjon har propellen til flyet, som har sin egen masse, en effekt på flykroppen. Hvis bladene for eksempel roterer med klokken, har huset en tendens til å rotere henholdsvis mot klokken. Turbulensene skapt av propellen samhandler aktivt med flyets vinger og empennage, og skaper forskjellige strømmer til høyre og venstre, og destabiliserer dermed flybanen.

Til slutt er den roterende propellen et slags gyroskop, det vil si at den har en tendens til å opprettholde sin posisjon, noe som gjør det vanskelig å endre flyveien for luftdomstol. Disse manglene ved flypropellen har vært kjent i lang tid, og designere har lært å håndtere dem ved å innføre en viss asymmetri i utformingen av selve skipene eller deres kontrollflater (ror, spoilere, etc.). For rettferdighets skyld skal det bemerkes at jetmotorer også har lignende "kinetiske" mangler, men i noe mindre grad.

Den såk alte låseeffekten kan også tilskrives minusene, når en økning i diameteren og rotasjonshastigheten til flypropellen til visse grenser slutter å gi en effekt i form av en økning i skyvekraften. Denne effekten er assosiert med utseendet i visse deler av bladene av luftstrømmer med nær- eller supersonisk hastighet, noe som skaper en bølgekrise, det vil si dannelsen av luftstøt. Faktisk overvinner de lydgrensen. I denne forbindelse overstiger ikke maksimalhastigheten for fly med propell 650–700 km/t.

Det eneste unntaket var kanskje Tu-95-bombeflyet, som når hastigheter på opptil 950 km/t, det vil si nesten lydhastighet. Hver av motorene er utstyrt med to koaksiale propeller som roterer i motsatte retninger. Vel, det siste problemet med propelldrevne fly er støyen deres, kravene til dette blir stadig skjerpet av luftfartsmyndighetene.

klassifisering

Det er mange måter å klassifisere flypropeller på. De er delt inn i grupper avhengig av materialet de er laget av, formen på bladene, deres diameter, mengde, samt en rekke andre.kjennetegn. Det viktigste er imidlertid deres klassifisering i henhold til to kriterier:

• Først - det er propeller med variabel stigning og fast stigning.
• For det andre - det er skruer som trekkes og skyves.

Den første er installert i fronten av flyet, og den andre, henholdsvis bak. Et fly med skyvepropell dukket opp tidligere, men så ble det glemt en stund og først relativt nylig dukket det opp igjen på himmelen. Nå er denne layouten mye brukt på små fly. Det er til og med ganske eksotiske alternativer, utstyrt med både trekke- og skyveblader samtidig. Et fly med en bakre propell har en rekke fordeler, blant annet det høyere løft-til-drag-forholdet. Men på grunn av mangelen på ekstra luftstrøm fra propellen, har vingen de dårligste start- og landingsegenskapene.

Variable Pitch-skruer

Variable pitch-propeller er installert på nesten alle moderne mellomstore og store fly. Med stor bladstigning oppnås mye skyvekraft, men hvis motorturtallet er ganske lavt, vil akselerasjonen være ekstremt sakte. Dette er veldig likt situasjonen med en bil i høyere gir som prøver å starte.

Høy hastighet og liten propellstigning skaper fare for stopp og senke skyvekraften til null. Derfor, under flyturen, endres tonehøyden hele tiden. Nå gjøres dette ved automatisering, men før måtte piloten selv hele tiden overvåke dette manuelt.justere vinkelen. Mekanismen for å endre stigningen til propellen er en spesiell bøssing med en drivmekanisme som roterer bladene i forhold til rotasjonsaksen i ønsket grad.

Moderne utvikling i Russland

Arbeidet med å forbedre enheter har aldri stoppet. For tiden gjennomføres det tester av en ny propell av AB-112-flyet. Den vil bli brukt på Il-112V lette militære transportfly. Dette er en 6-bladet propell med en virkningsgrad på 87 %, en diameter på 3,9 meter og en rotasjonshastighet på 1200 rpm og en propell med variabel stigning. En ny bladprofil er utviklet og designet har blitt lettere.