Convertir la potencia del motor (par) en empuje necesario para el avance de aviones, motos de nieve, planeadores y aerodeslizadores. Hay hélices de tracción, instaladas en un avión, etc., delante del motor (en la dirección del movimiento) y hélices de empuje, colocadas detrás del motor. Los tornillos pueden ser coaxiales simples o dobles, cuando dos tornillos se ubican uno encima del otro, el eje del tornillo superior pasa por el eje hueco del tornillo inferior y giran en sentidos opuestos. Según el método de fijación de las palas al buje, se distinguen tornillos: de paso fijo, cuyas palas son solidarias del buje; paso variable: el tipo más común, cuyas palas en vuelo se pueden girar en el cubo alrededor del eje en un cierto ángulo, llamado paso de la hélice; reversible, en el que en vuelo las palas se pueden instalar en un ángulo negativo para crear un empuje dirigido en la dirección opuesta al movimiento (dichas palas se utilizan, por ejemplo, para frenar eficazmente y reducir la longitud de la carrera del avión al aterrizar). Una característica de una hélice emplumada es la capacidad de instalar las palas en vuelo a lo largo del flujo de aire, de modo que cuando el motor se detiene en vuelo, no aumenta la resistencia del avión desde la hélice. El número de palas de la hélice varía de 2 a 6 para hélices simples y hasta 12 para hélices coaxiales.
Los tipos de hélices son rotor principal Y rotor de cola, aplicado en helicópteros, helicópteros, autogiros.
Enciclopedia "Tecnología". - M.: Rosman. 2006 .
Hélices de palas para convertir el par motor en empuje de hélice. Instalado en aviones, helicópteros, motos de nieve, aerodeslizadores, ekranoplanos, etc.
V. en. están subdivididos; según el método de instalación de las palas: en hélices de paso fijo, de paso fijo y de paso variable (pueden ser emplumadas o emplumadas reversibles); según el mecanismo de cambio de tono, con accionamiento mecánico, eléctrico o hidráulico; según el esquema de trabajo: esquema directo o inverso; por diseño: simple, coaxial, de dos hileras, V. pulg. en el ring.
V. en. consta de cuchillas ( cm. pala de la hélice), casquillo y también puede incluir cambios en el paso de la hélice. V. en. difieren en el diámetro D (0,5-6,2 m) y el número de palas k (2-12). El casquillo sirve para asegurar las palas y transmitir el par desde el eje del motor. El mecanismo de cambio de paso asegura un cambio en el ángulo de las palas en vuelo.
1)
En V. v. Con un paso constante, las palas no giran alrededor de sus ejes.
2)
V. cuchillas El paso fijo se puede establecer en el ángulo requerido antes del vuelo, pero no giran durante la operación.
3)
En V. v. Paso variable, puede cambiar el ángulo de las palas mediante un sistema de control manual o automáticamente mediante un controlador de velocidad. El regulador mantiene una velocidad determinada del motor controlando el paso suministrando aceite a través de un sistema de canales a las cavidades correspondientes del mecanismo de control V. con accionamiento hidráulico.
4)
En veleta del siglo V. las palas se pueden instalar aguas abajo para reducir la resistencia aerodinámica cuando el motor se ve obligado a detenerse en vuelo ( cm. Abandonando la hélice).
5)
Palas eólicas reversibles También se puede instalar en una posición donde, durante su rotación, se crea un empuje negativo, que se utiliza durante el aterrizaje para reducir la longitud de la carrera y maniobrar en el suelo ( cm. Invertir el tornillo).
Los mecanismos mecánicos y eléctricos para cambiar el tono tienen una gran inercia y, por lo tanto, prácticamente no se utilizan. Los más comunes son el siglo V. con accionamiento hidráulico.
1)
En V. v. con un accionamiento hidráulico de diseño directo, las palas se ajustan a un paso pequeño utilizando las fuerzas creadas por la presión del aceite y a un paso grande mediante las fuerzas centrífugas de los contrapesos. Tal V. v. Se utiliza para potencias de motor de hasta 2000 kW.
2)
A potencias superiores a 2000 kW, la masa de los contrapesos aumenta significativamente, razón por la cual V.V. esquema inverso, en el que las palas se instalan en un paso grande utilizando fuerzas creadas por la presión del aceite, y en un paso pequeño, mediante las fuerzas centrífugas de las propias palas.
- Una sola hélice tiene una fila de palas,
- coaxial V.v. consta de dos tornillos individuales montados sobre ejes coaxiales y que giran en direcciones opuestas ( cm. tornillo coaxial),
- V. v. de dos filas. Consta de dos tornillos individuales situados uno detrás del otro y que giran en el mismo sentido.
- V. v. el anillo tiene un anillo perfilado, gracias al cual se creará una tracción adicional; eficaz a bajas velocidades (hasta 200 km/h).
Para reducir la resistencia aerodinámica y las pérdidas de potencia en la entrada al V.V. instale carenados (elípticos, cónicos, etc.) que cubran el cubo y las partes de culata de las palas. En el siglo E. Se pueden instalar sistemas antihielo.
A V. en. La nueva generación incluye V. v. de diámetro reducido con una gran cantidad de palas anchas y delgadas en forma de sable, que irrazonablemente se llaman propfans.
En el período inicial de desarrollo de la aviación militar. Se fabricaron principalmente de madera, y en los años siguientes se utilizaron otros (acero, titanio, aleaciones de aluminio, materiales compuestos, etc.).
Evaluar la calidad del siglo V. y comparándolos entre sí, se utilizan principalmente α y potencia adimensionales
(β) = norte/(ρ)n3D5
(N - , (ρ) - densidad del aire, n - velocidad de rotación de la hélice)
y eficiencia de la hélice
(η) = (αλ)/(β)((λ) = V/nD - relativo, V - velocidad de vuelo). Características de V. v. determinado en pruebas de vuelo, a partir de investigaciones del siglo V. y sus modelos en túneles de viento, así como teóricamente. A la hora de realizar el cálculo se distinguen dos casos; determinación de la forma, tamaño y número de palas a partir de los valores dados (α), (β) y (η) (problema directo) y determinación de (α), (β) y (η) a partir de la geometría conocida de el flujo de aire. (problema inverso).
Por primera vez, consideremos la hoja V. Tal como lo propuso el ingeniero ruso S.K. Dzhevetsky en 1892, también propuso en 1910 la hipótesis de las secciones planas (cada sección de la pala se considera como ). Descomponiendo la fuerza de elevación del perfil dY y su resistencia aerodinámica dX, se determinan el empuje dP y la fuerza dQ de la resistencia a la rotación del elemento de pala considerado, y el empuje total de la pala y la fuerza de resistencia a su rotación. (de ahí la potencia del motor necesaria para la rotación de la velocidad del aire) se obtienen mediante integración a lo largo de la pala. Básicamente, las fuerzas que actúan sobre el elemento de pala están determinadas por la velocidad relativa W del flujo que se aproxima y su ángulo geométrico de ataque.
(α)r = (φ)-arctg(V/(ω)r),
(φ) - ángulo de instalación del elemento de pala.
Idealmente, la velocidad de la corriente libre
W = (ω)Xr + V,
donde (ω) es la velocidad angular de la pala, r es el vector de radio de la sección considerada, V es el vector de velocidad de vuelo. Durante su movimiento, la pala se arrastra consigo, lo que le confiere una velocidad inductiva adicional w. Como resultado, la velocidad real Wн,. fluyen alrededor de un elemento y los verdaderos ((α)н difieren de los ideales. El cálculo de w y (α)н son la tarea principal de la teoría de la hélice.
En 1910-1911, G. X. Sabinin y B. N. Yuryev desarrollaron la teoría de Dzhevetsky, incluyendo en ella, en particular, algunas disposiciones de la teoría de la hélice ideal. Cálculos V. v. Según las fórmulas que obtuvieron, coincidieron bastante satisfactoriamente con los resultados experimentales. En 1912, N. E. propuso la teoría del vórtice, que proporciona una representación física precisa del funcionamiento de la hélice, y casi todos los cálculos de V.V. comenzó a realizarse sobre la base de esta teoría.
Según la teoría de Zhukovsky, la hélice se reemplaza por un sistema de vórtices libres y adjuntos. En este caso, las palas serán reemplazadas por vórtices adjuntos, que se transforman en un vórtice que discurre a lo largo del eje de la hélice, y los vórtices libres descienden desde el borde de salida de la pala, formando en el caso general una lámina de vórtice helicoidal. Suponiendo que (ω) la relación (ω) con la circulación de velocidad alrededor de la sección de la pala. La hipótesis de las secciones planas durante el flujo continuo alrededor de una pala se confirmó experimentalmente mediante la coincidencia de las distribuciones de presión sobre las secciones de la pala de un flujo de aire giratorio. y alas con perfiles de la misma sección. Sin embargo, resultó que la rotación afecta la propagación del flujo de separación a lo largo de la superficie de la pala y, en particular, el vacío en la región de separación. La región de separación del flujo que comienza en el extremo de la pala es similar a un tubo giratorio; el vacío en ella está controlado por la fuerza centrífuga y es mucho mayor en el interior de la pala que en el ala.
En (λ) 1, la diferencia entre el verdadero (ω) y el promedio se vuelve notable, y el cálculo del V.V. con verdadero (ω) se vuelve similar al cálculo de un ala de envergadura finita ( cm. Teoría del ala). Al calcular V. v. muy cargado. (con una gran relación de potencia a la superficie barrida por la hélice), es necesario tener en cuenta la deformación de los vórtices.
Debido a que a la velocidad periférica del V.V. Se añade traslacional, la influencia de la compresibilidad del aire afecta principalmente a la presión del aire. (conduce a una disminución de la eficiencia). A velocidades periféricas subsónicas de la punta de la pala, velocidad de avance de la aeronave y velocidad subsónica W, la influencia de la compresibilidad del aire sobre (ω) es débil y afecta sólo al flujo alrededor de la pala. En el caso de la velocidad de vuelo subsónica y la velocidad supersónica W en el extremo de la pala (cuando es necesario tener en cuenta la compresibilidad del medio), la teoría de los vórtices en el aire, basada en el esquema de vórtices adjuntos (portadores), se vuelve prácticamente inaplicable y es necesaria una transición al esquema de la superficie de carga. Esta transición también es necesaria a una velocidad subsónica de la punta de la pala, si su anchura es suficientemente grande. Siglo V. obtenido experimentalmente en la URSS. y las correcciones debidas a la compresibilidad del aire se utilizaron ampliamente al elegir los diámetros y el número de palas de las hélices de aire. y junto con la elección de la forma de las palas (especialmente los perfiles de sus secciones) permitió mejorar las características de vuelo de los aviones nacionales, incluidos los que participaron en la Gran Guerra Patria.
Durante el primer período de dominio de altas velocidades subsónicas, la tarea principal de diseñar V.V. Consideró la creación de hélices de gran diámetro (hasta 6 m) con una alta eficiencia (85% de la hélice) a máxima velocidad de vuelo. Las características de los perfiles a altas velocidades transónicas del perfil aerodinámico se obtuvieron por primera vez experimentalmente en hélices con las llamadas palas escurridas, y uno de los perfiles tenía las propiedades de un perfil supercrítico (1949). El segundo período (a partir de los años 60) se caracterizó por un requisito adicional: un mayor empuje del V.V. durante el despegue. Para ello se desarrollaron palas con perfiles de mayor curvatura. Mayor desarrollo del siglo V. asociado con el desarrollo de hélices con una gran cantidad de palas anchas y delgadas en forma de sable. Con un aumento en el número y el ancho de las palas, adquiere gran importancia el flujo alrededor de sus partes finales, donde el efecto de la red del perfil es significativo. Una forma de reducir la resistencia de las olas puede ser la elección de la forma de la ruleta. Los cálculos y experimentos muestran que a velocidades de vuelo correspondientes al número de vuelo Mach M en la URSS, se hizo una gran contribución al desarrollo de la teoría, los métodos de cálculo y el diseño de aviones. contribuido por 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. Maikapar, I. V. Ostoslavsky, N. N. Polyakov, D. V. Khalezov.
Aviación: Enciclopedia. - M.: Gran Enciclopedia Rusa. Editor en jefe G.P. svischev. 1994 .
hélice de aire Enciclopedia "Aviación"
hélice de aire- Arroz. 1. Diagramas de hélices. Dispositivo de propulsión de palas de hélice para convertir el par del motor en empuje de la hélice. Instalado en aviones, helicópteros, motos de nieve, aerodeslizadores, ekranoplanos, etc.V. V… Enciclopedia "Aviación"
hélice de aire- Arroz. 1. Diagramas de hélices. Dispositivo de propulsión de palas de hélice para convertir el par del motor en empuje de la hélice. Instalado en aviones, helicópteros, motos de nieve, aerodeslizadores, ekranoplanos, etc.V. V… Enciclopedia "Aviación"
hélice de aire- Arroz. 1. Diagramas de hélices. Dispositivo de propulsión de palas de hélice para convertir el par del motor en empuje de la hélice. Instalado en aviones, helicópteros, motos de nieve, aerodeslizadores, ekranoplanos, etc.V. V… Enciclopedia "Aviación"
HÉLICE DE AIRE- un motor de palas cuyo medio de trabajo es el aire. La hélice es un dispositivo de propulsión común en los aviones. En términos de geometría de las palas y características hidrodinámicas, una hélice marina se diferencia significativamente de la de un avión y... ... Libro de referencia enciclopédico marino.
Una hélice, un dispositivo de propulsión en el que palas perfiladas dispuestas radialmente, al girar, expulsan aire y crean así tracción. V. en. Consta de un casquillo ubicado en el eje del motor y palas con una envergadura a lo largo del... ... Gran enciclopedia soviética
hélice de aire- orasraigtis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. tornillo de aire del impulsor; hélice vok. Luftschraube, f; Hélice, m; Saugschraube, f rus. hélice, m; hélice, m pranc. aero propulsor, m; hélice aérea, f; hélice propulsiva, f … Fizikos terminų žodynas
Nadezhin Nikita
La teoría de la hélice: de las primeras hélices a las unidades eficientes del futuro.
PLAN:
Introducción.
1.1. Hélice de aire.
1.2.Requisitos técnicos del modelo de aeronave clase F1B.
3. Descripción del diseño de la hélice.
1.4. Descripción del modelo de avión.
Conclusión.
Lista de referencias, software.
Aplicaciones.
Introducción
Una hélice, una hélice, un dispositivo de propulsión en el que palas perfiladas dispuestas radialmente, que giran, expulsan aire y crean así una fuerza de tracción ("Hélice", una publicación estudiantil de gran circulación en el Instituto de Aviación de Moscú). Una hélice consta de una, dos o más palas conectadas entre sí por un cubo. La parte principal de la hélice son las palas, ya que solo ellas crean empuje.
La idea de una hélice fue propuesta en 1475 por Leonardo da Vinci y fue utilizada para crear empuje por primera vez en 1754 por V.M. Lomonosov en el modelo de un dispositivo para investigación meteorológica.
MV Lomonósov
En el avión A.F. Mozhaisky utilizó hélices. Los hermanos Wright utilizaron una hélice de empuje.
Incluso antes de que comenzara el diseño del primer avión, A.F. Mozhaisky fabricó varios modelos de aviones en los que la hélice era una hélice impulsada por una banda elástica. En Estados Unidos, los hermanos Wright también fabricaron por primera vez modelos de aviones, y sólo entonces se diseñó el primer avión volador.
Desde principios del siglo XX, jóvenes de todo el mundo comenzaron a diseñar y construir modelos de aviones y a organizar concursos. En nuestro país las primeras competiciones fueron instruidas por N.E. Zhukovski en 1926. El deporte del aeromodelismo comenzó a ser cultivado por la Federación Aeronáutica Internacional FAI, se desarrolló el Código FAI y se celebran competiciones en toda Rusia e internacionales.
Según las reglas del concurso, todos los modelos de los participantes deben cumplir ciertos requisitos y, para ganar el concurso, debes fabricar el modelo que vuele mejor. Para ello es necesario aumentar la altitud de despegue del modelo, pero esto es difícil de hacer, ya que la reserva de energía del modelo está limitada por el peso del motor de goma, que se comprueba durante la competición. Sólo queda aumentar el coeficiente de utilización de energía del caucho, y esto es la mecanización de la hélice en vuelo cambiando las características geométricas. El par del motor de goma es variable y tiene una característica no lineal. Y el par necesario para impulsar una hélice es proporcional al diámetro de la hélice elevado a la quinta potencia. Para aprovechar el par disponible y aumentar la eficiencia de la hélice, es necesario cambiar el diámetro y el paso durante el vuelo. En los diseños existentes se cambia el paso de la hélice, ya que es estructuralmente más sencillo, pero esto conlleva un aumento de la velocidad de vuelo y, por tanto, una resistencia alar nociva. La ganancia es pequeña. Aumentar el diámetro de la hélice y al mismo tiempo aumentar el paso permite que la hélice se utilice de manera más eficiente. Las ganancias son mayores.
Tarea : diseño de mecanismos para aumentar la eficiencia, reducir el consumo de combustible para la producción de diversos tipos de energía, lo que lleva a una reducción de las emisiones nocivas a la atmósfera.
El tema de este trabajo es muy relevante para comprender el desarrollo de la tecnología moderna. Los trabajos para aumentar la eficiencia de la hélice permitirán en el futuro diseñar mecanismos más complejos destinados a aumentar la eficiencia de otros productos que consumen energía térmica y eléctrica y están asociados a la mejora de la ecología del espacio circundante. En el mundo moderno esto es muy importante ya que el uso de mecanismos que aumentan la eficiencia en máquinas y generadores conduce a una reducción del consumo de combustible y, por tanto, de las emisiones de productos de combustión a la atmósfera y mejora el estado del medio ambiente y la salud humana.
El propósito de este trabajo : diseño de un mecanismo que aumenta la eficiencia del uso de energía mecánica por parte de la hélice de un modelo de avión con motor de goma.
significado del trabajo : Utilizando el ejemplo del diseño de un mecanismo simple, se discuten cuestiones relacionadas con el diseño de mecanismos más complejos que pueden usarse efectivamente en el futuro al desarrollar nuevos aviones.
1. Hélice
En aire en calma, un avión puede volar horizontalmente o ascender sólo cuando tiene propulsión. Un dispositivo de propulsión de este tipo puede ser una hélice o un motor a reacción. La hélice debe ser accionada por un motor mecánico. En ambos casos, el empuje se crea debido al hecho de que una determinada masa de aire o gases de escape se lanza en dirección opuesta al movimiento.
Fig.4. Diagrama de fuerzas que actúan sobre una hélice.
Al moverse, la pala de la hélice describe una línea helicoidal en el espacio. En su sección transversal tiene forma de perfiles de ala. En una hélice diseñada adecuadamente, todas las secciones de las palas se encuentran con el flujo en algún ángulo favorable. En este caso, se desarrolla en la pala una fuerza similar a la fuerza aerodinámica del ala. Esta fuerza, descompuesta en dos componentes (en el plano de la hélice y perpendicular al plano), da empuje y resistencia al crecimiento de un determinado elemento de pala. Sumando las fuerzas que actúan sobre todos los elementos de las palas, obtenemos el empuje desarrollado por la hélice y el par necesario para girar la hélice (Figura 4). Dependiendo de la cantidad de energía consumida, se utilizan hélices con diferente número de palas: dos, tres y cuatro palas, así como hélices coaxiales que giran en direcciones opuestas para reducir las pérdidas de potencia debido a la torsión de la corriente de aire lanzada. Estas hélices se utilizan en aviones Tu-95, An-22, Tu-114. El Tu-95 está equipado con 4 motores NK-12 diseñados por Nikolai Kuznetsov (Figura 5). Los extremos de las palas de estas hélices giran a velocidad supersónica, creando mucho ruido (el nombre de la OTAN para el avión Tu-95 es “Oso”, adoptado en 1956 y la Fuerza Aérea Rusa utiliza este avión hasta el día de hoy). En el modelismo aeronáutico también se utilizan hélices monopala para conseguir altos resultados en las competiciones. La eficiencia del tornillo depende de la cantidad de recubrimiento sobre el tornillo.
(donde es el número de palas, es el ancho máximo de la pala), cuanto más pequeño sea el revestimiento de la hélice, mayor será la eficiencia de la hélice. La fuerza de la hoja evita una reducción infinita de la cobertura. Las hélices de múltiples palas no son beneficiosas porque reducen la eficiencia.
Fig.5. Avión TU-95 con hélice coaxial.
Las primeras hélices tenían un paso fijo durante el vuelo, determinado por un ángulo constante de instalación de las palas de la hélice. Para mantener una eficiencia suficientemente alta en todo el rango de velocidades de vuelo y potencia del motor, así como para suavizar y cambiar el vector de empuje durante el aterrizaje, se utilizan hélices de paso variable (VPR). En tales hélices, las palas giran en el cubo con respecto al eje longitudinal mediante un mecanismo mecánico, hidráulico o eléctrico.
Para aumentar el empuje y la eficiencia a baja velocidad de avance y alta potencia, la hélice se coloca en un anillo perfilado, en el que la velocidad del chorro en el plano de rotación es mayor que la de una hélice aislada, y el propio anillo, debido a la circulación. de velocidad, crea un empuje adicional.
Las palas de la hélice están fabricadas en madera y duraluminio. Acero, magnesio, materiales compuestos. A velocidades de vuelo de 600 a 800 km/h, la eficiencia de la hélice alcanza entre 0,8 y 0,9. A altas velocidades, bajo la influencia de la compresibilidad del aire, la eficiencia disminuye. Por lo tanto, una hélice es beneficiosa a velocidades de aeronaves subsónicas.
La idea de una hélice fue propuesta en 1475 por Leonardo da Vinci (Figura 1), y fue utilizada para generar empuje por primera vez en 1754 por M.V. Lomonosov en un modelo de instrumento para investigación meteorológica (Figura 2). A mediados del siglo XIX, los barcos de vapor utilizaban hélices similares a una hélice. En el siglo XX se empezaron a utilizar hélices en dirigibles, aviones, motos de nieve, helicópteros, aerodeslizadores, etc.
Arroz. 1. Helicóptero. Una idea propuesta por Leonardo da Vinci. Modelo basado en un boceto de Leonardo da Vinci.
Figura 2. Modelo de dispositivo M.V. Lomonosov para la investigación meteorológica.
Los métodos para el cálculo aerodinámico y el diseño de hélices se basan en investigaciones teóricas y experimentales. En 1892-1910, el ingeniero investigador e inventor ruso S.K. Dzhevetsky desarrolló la teoría del elemento de pala aislado y, en 1910-1911, los científicos rusos B.N. Yuryev y G.Kh. Sabinin desarrolló esta teoría. En 1912-1915 N.E. Zhukovsky creó la teoría del vórtice, que proporciona una representación física visual del funcionamiento de la hélice y otros dispositivos de palas y establece una conexión matemática entre fuerzas, velocidades y parámetros geométricos en tales máquinas. En el desarrollo posterior de esta teoría, un papel importante pertenece a V.P. Vetchinkin. En 1956, el científico soviético G.I. Maikoparov extendió la teoría del vórtice de la hélice al rotor de un helicóptero.
NO. Zhukovski
Actualmente, para crear aviones de gran tamaño y largo recorrido se requerían sistemas de propulsión de mayor potencia y muy económicos. Una de las opciones para este tipo de motores son los motores turbofan. Tienen gran tracción y buena eficiencia. Estos son los motores que se instalan en todos los aviones extranjeros.
El desarrollo de la idea de Leonardo da Vinci se materializó en la creación de motores de turbina de gas con compresor axial. Las aspas de un compresor axial crean un aumento en la presión del aire a medida que se mueven. Cada etapa aumenta la presión en una cierta cantidad y al final el aire comprimido por el compresor ingresa a la cámara de combustión, donde se le suministra calor en forma de combustible quemado. Después de lo cual el gas caliente ingresa a la turbina, que puede ser axial o radial. La turbina, a su vez, hace girar el compresor y los gases que han perdido parte de su energía ingresan a la boquilla y crean un empuje en chorro.
Las palas del compresor son parte de una pala de hélice. Puede haber varias docenas de estas palas en cada etapa. Entre las etapas hay un aparato enderezador estacionario, que consta de las mismas palas, solo que instaladas en un cierto ángulo con respecto al flujo de aire arremolinado. El giro se produce debido al movimiento de las palas del compresor alrededor de la circunferencia. El número de etapas del compresor puede ser superior a 15.
Si toda la energía obtenida como resultado del combustible quemado se trabaja en la turbina, entonces habrá un exceso de potencia en el eje del motor, que puede usarse para impulsar la hélice. El resultado será un motor turbohélice y el empuje lo generará la hélice. El empuje debido a los gases de escape será mínimo.
La siguiente etapa de desarrollo fueron los motores de doble circuito. En estos motores, parte del aire no pasa a través del compresor (desde el exterior), generalmente después de las dos primeras etapas del compresor. Este tipo de motor se llama motor turbofan. El empuje del motor es creado por el ventilador (las dos primeras etapas del compresor) y la corriente en chorro de los gases de escape. En este caso, el ventilador, que en esencia es una hélice, se encuentra en una carcasa perfilada.
La siguiente etapa de desarrollo es un motor turbofan (NK-93). ¿Por qué empezaron a fabricar esos motores? Sí, porque la eficiencia de la hélice a velocidades de vuelo subsónicas puede acercarse a 0,9 y la eficiencia de la corriente en chorro es mucho menor. El motor turbofan es el motor más prometedor para los aviones que vuelen a velocidades subsónicas en el futuro.
Motor turborreactor de doble circuito.
En 1985, el OKB lleva el nombre de N.D. Kuznetsov comenzó a estudiar el concepto de motor propfan con una alta relación de derivación. Se determinó que un motor con capó y hélices coaxiales proporcionaría un 7% más de empuje que un motor sin capó con un ventilador de una sola etapa.
En 1990, la oficina de diseño comenzó a diseñar un motor de este tipo, denominado NK-93. Estaba destinado principalmente a los aviones IL-96M, Tu-204P, Tu-214, pero el Ministerio de Defensa también mostró interés en el nuevo motor (está previsto instalarlo en el transporte militar Tu-330).
Avión IL-76 LL con motor NK-93.
Motor NK-93.
El NK-93 está fabricado según un diseño de tres ejes con el motor de un ventilador propfan SV-92 contrarrotante de dos hileras cubierto de humo a través de una caja de cambios. Caja de cambios planetaria con 7 satélites. La primera etapa del propfan tiene 8 palas, la segunda (que representa el 60% de la potencia) tiene 10 palas. Todas las palas en forma de sable con un ángulo de barrido de 30 0 en los primeros 5 motores estaban hechas de aleación de magnesio. Ahora están hechos de fibra de carbono.
Diagrama del motor NK-93.
Las características técnicas del nuevo motor no tienen análogos en el mundo. En términos de parámetros del ciclo termodinámico, el NK-93 se acerca a los motores que se están desarrollando actualmente en el extranjero, pero tiene una mejor eficiencia (un 5%). Las pruebas de vuelo se realizan en el avión IL-76LL. Lo más destacado de esta instalación de hélice es la caja de cambios planetaria y el ventilador de hélice. El ángulo de instalación de las palas puede variar dentro de los 110 0 durante el funcionamiento del motor. Se utiliza una caja de cambios similar en los motores NK-12 del avión Tu-95, y se utiliza una caja de cambios similar en las instalaciones de bombeo de gas en los gasoductos principales (NK-38). Entonces tenemos experiencia.
Durante las clases en el laboratorio de modelado aeronáutico del Centro Regional de Creatividad Técnica Infantil (Juvenil) de Kostromá se discuten cuestiones de teoría del vuelo de aviones y modelos voladores. Para mejorar las características de vuelo de los modelos con motor de goma, así como mejorar los resultados de rendimiento en las competiciones, se examinó el funcionamiento de una instalación propulsada por hélice. Después de examinar las características del motor de goma, cuya energía determina la altitud de despegue del modelo, se encontró que el par de torsión de la goma en el eje de la hélice tiene una característica no lineal. El par máximo supera el par medio entre 5 y 6 veces. El par requerido para girar el tornillo es
Dónde
Coeficiente aerodinámico
Densidad del aire
Diámetro del tornillo
Revoluciones de la hélice por segundo
Se sabe por la teoría que para que la eficiencia de un tornillo sea suficientemente alta, es necesario aumentar el diámetro del tornillo sin límite. Como es sabido, esta condición no puede cumplirse de manera constructiva. Pero sabiendo esto, vemos una de las posibles formas de aumentar la duración de vuelo de un modelo con motor de goma. Se decidió compensar el cambio de torque cambiando el diámetro del tornillo. Estructuralmente, es bastante difícil cambiar el diámetro del tornillo en una cantidad proporcional al cambio en el par, por lo que también se ha introducido un cambio en el paso del tornillo. El resultado fue una hélice de diámetro y paso variable (VIDSH). En la aviación grande, no se utiliza el cambio del diámetro de la hélice debido a la complejidad del diseño y las altas velocidades en los extremos de las palas, comparables a la velocidad del sonido, que reducen la eficiencia de la hélice.
Es posible aumentar la eficiencia de una hélice reduciendo el recubrimiento de la hélice. Esto significa hacer que la hélice sea de una sola pala. Estos tornillos se utilizan ahora en modelos con cable de alta velocidad. Los resultados son muy positivos. La velocidad aumenta entre 10 y 15 km/h, pero las condiciones de trabajo allí son diferentes. El motor funciona a velocidad constante y potencia máxima constante. En los modelos con motor de goma, la energía del motor de goma es variable y no lineal. Cuando se utiliza una hélice de una sola pala con diámetro y paso variables, surgen dificultades con el contrapeso de la pala de la hélice. Por lo tanto, para aumentar la eficiencia de la hélice de un modelo de avión con motor de goma, se decidió utilizar una hélice de dos palas con diámetro y paso variables (VIDSP).
2. Requisitos técnicos para un modelo de avión de clase.F1 B
Para la competición se presentó un modelo de avión con motor de goma según la clasificación FAI, F1B, fabricado por Nikita Nadezhin bajo la dirección de Viktor Borisovich Smirnov.
Con este modelo, Nikita Nadezhin se proclamó campeona del Campeonato Ruso de Modelismo Aeronáutico en 2013.
Un modelo de motor de goma es un modelo de avión propulsado por un motor de goma; La fuerza de elevación del modelo surge debido a las fuerzas aerodinámicas que actúan sobre las superficies de carga del modelo.
Las características técnicas de los modelos con motor de goma deben cumplir con los requisitos de la FAI:
área de superficie de apoyo - 17-19 dm 2
peso mínimo del modelo sin motor de goma - 200 g
El peso máximo de un motor de goma lubricado es de 30 g.
Cada participante del concurso tiene derecho a 7 vuelos clasificatorios de no más de 3 minutos de duración cada uno. El lanzamiento del modelo deberá realizarse en un tiempo limitado, anunciado con antelación. La suma de los tiempos de todos los vuelos clasificatorios de cada participante se utiliza para la distribución final de plazas entre los participantes.
Durante el vuelo, el modelo puede alejarse del lugar de lanzamiento a una distancia de 2,5 a 3 km. Para buscar un modelo, se le instala un transmisor de radio que pesa 4 gramos y que tiene energía durante varios días. El competidor tiene un receptor de radio con antena direccional para detectar el modelo.
El modelo despega utilizando la energía de un motor de goma, que hace girar la hélice. El cambio en el par del motor de goma durante su giro se produce de manera desigual y su valor máximo excede el valor promedio entre 4 y 5 veces. Por lo tanto, en el momento inicial del despegue del modelo, la hélice opera en modos fuera de diseño, es decir. la hélice se desliza en el flujo de aire. Para cargar aerodinámicamente la hélice y aprovechar al máximo la energía disponible del motor de goma, es necesario aumentar el diámetro de la hélice y el ángulo de instalación de las palas de la hélice durante el período de despegue inicial. Esto se muestra claramente en el libro de A.A. Bolonkin "La teoría del vuelo de los modelos voladores".
3. Descripción del diseño de la hélice.
Una característica especial de este modelo es la hélice (Apéndices No. 4,5,6), que cambia el diámetro y el paso durante el despegue del modelo. El mecanismo de la hélice, al cambiar el par del motor de goma, le permite cambiar el diámetro de la hélice y el ángulo de instalación de las palas. Esto permite aumentar significativamente la eficiencia de la hélice y, en consecuencia, la altitud de despegue del modelo y, en consecuencia, aumentan la duración del vuelo y los resultados en las competiciones.
El diseño del mecanismo de tornillo se presenta en el plano de montaje 10.1000.5200.00 SB VIDSH (tornillo de diámetro y paso variables, Apéndice No. 3) y es una carcasa en la que el eje del tornillo de acero ZOKHGSA gira sobre 2 cojinetes. Se instala un cubo de tornillo en el eje, también sobre 2 cojinetes, seguido de un casquillo que puede girar alrededor del eje. El casquillo tiene bielas de las que se suspenden las palas de la hélice, fabricadas en balsa. Las bielas se instalan en ejes ubicados en un radio R=11 desde el eje del eje y en un ángulo con respecto a él de aproximadamente 6 grados. El casquillo y el cubo están conectados entre sí mediante un elemento elástico (anillo de goma), hay una ranura en el cubo que limita el movimiento del casquillo con respecto al cubo. Esto determina los ángulos operativos de rotación del casquillo y la cantidad de extensión de las bielas. Cuando se aplica un par al eje de la hélice con respecto a las palas de la hélice, surge una fuerza que hace girar el casquillo con respecto al cubo, y las bielas salen del cubo y giran alrededor del eje transversal del eje debido al movimiento de la biela se dirige a lo largo de la generatriz de un hiperboloide de una sola cavidad alrededor del eje. El diseño permite cambiar el ángulo de inclinación de los ejes de la biela, lo que le permite ajustar el rango de cambios de paso al ajustar el modelo. (en la versión original no se preveía el ajuste de los límites de cambio de tono, dibujo 10.0000.5100.00 SB, Apéndice No. 2). El movimiento de las bielas es proporcional al par aplicado al eje de la hélice en relación con las palas. Se instala un tope estándar en el cubo, que bloquea las palas de la hélice en la posición deseada después de hacer girar el motor de goma. El cambio en el paso con un aumento en el diámetro de 25 mm es 5 0, lo que para una hoja R = 200 mm cambia el paso de 670 mm a 815 mm. Para la fabricación de piezas se utilizaron rodamientos de bolas de pequeño tamaño y materiales de alta resistencia D16T, ZOKHGSA, 65S2VA, 12x18N10T y fibra de carbono.
4. Descripción del modelo de avión.
El diseño del modelo en sí se presenta en el dibujo 10.0000.5000.00СБ. (Apéndice No. 1.7)
El conjunto del ala longitudinal consta de dos largueros de fibra de carbono de sección transversal variable, un cajón de fibra de carbono y bordes de ataque y salida de fibra de carbono.
El conjunto transversal consta de nervaduras de balsa, recubiertas en la parte superior e inferior con superposiciones de fibra de carbono de 0,2 mm de espesor. El perfil de Andryukov se utiliza en el ala. El centro de gravedad se encuentra al 54% del MAR.
Todo el conjunto está montado mediante resina epoxi. El ala está recubierta de papel sintético (poliéster) sobre esmalte. Para facilitar el transporte, el ala dispone de un conector transversal con puntos de sujeción. El estabilizador y la aleta están diseñados de manera similar al ala.
El fuselaje consta de dos partes. La parte delantera de potencia está hecha de un tubo de SVM (Kevlar) y un poste de fibra de carbono, en el que están instalados un mecanismo de programa (temporizador) y un transmisor para buscar un modelo; los marcos de potencia de aleación de aluminio D16T están pegados. frente y detrás.
La parte de la cola es un cono y consta de 2 capas de lámina de aluminio de alta resistencia D16T de 0,03 mm de espesor, entre las cuales se pega una capa de tejido de carbono sobre resina epoxi. Al final de la cola hay una plataforma para fijar el estabilizador y un mecanismo para reequilibrar y aterrizar el modelo.
El modelo utiliza motores de goma fabricados con goma FAI “Super sport”, que consta de 14 anillos con una sección transversal de 1/8 //
El uso en esta clase de modelos de un mecanismo que permite cambiar simultáneamente el diámetro y el paso de la hélice en función del par del motor de goma, permitió aumentar la eficiencia de la hélice, lo que resultó en un aumento en la toma. Debido a la altitud del modelo entre 10 y 12 metros, la duración del vuelo aumentó entre 35 y 40 segundos en comparación con otros modelos y la estabilidad del vuelo también mejoró. Y como resultado, victoria en las competiciones.
Conclusión
Conclusión: El principio de convertir el movimiento de traslación en movimiento de rotación inherente a este diseño se puede utilizar en los casos en que no se pueden utilizar mecanismos de palanca simples.
Recomendaciones prácticas: Se puede utilizar un mecanismo similar para accionar los alerones de un misil de crucero. El movimiento de traslación del empuje dentro del ala, a lo largo del borde de fuga, se convierte en movimiento de rotación del alerón. Es bastante difícil utilizar otros mecanismos debido a la baja altura de construcción del perfil del ala en la zona donde se encuentra el alerón y a la distancia entre el alerón y el cuerpo del cohete.
Por lo tanto, usando el ejemplo del diseño de un mecanismo simple para aumentar la eficiencia, podemos considerar la creación de mecanismos más avanzados para convertir la energía de los hidrocarburos en energía mecánica, térmica y eléctrica, lo que en las condiciones modernas reducirá el nivel de emisiones de sustancias nocivas a la atmósfera. y mejorar el estado del medio ambiente y la salud humana.
Lista de literatura, software.
1.A.A.Bolonkin. Teoría del vuelo de modelos voladores, ed. DOSAAF 1962
2.E.P.Smirnov, Cómo diseñar y construir un modelo volador de un avión, ed. DOSAAF 1973
3. Schmitz F.V. Aerodinámica de bajas velocidades, ed. DOSAAF 1961
4. El diseño se realizó en el programa Compass V-11.
Anexo 1.
Apéndice 2.
Apéndice 3.
Hélice en un anillo
Los diseñadores aficionados de motos de nieve, hidrodeslizadores, aviones y otros vehículos que utilizan hélices a menudo resuelven el dilema de obtener un empuje aceptable con las pequeñas dimensiones de una instalación de motor de hélice. Una forma de aumentar el empuje sin aumentar el diámetro de la hélice es aumentar el número de palas. Por tanto, aumentar el número de palas de 2 a 4 conduce a un aumento del empuje de la hélice entre un 70 y un 80%. Pero en este caso la eficiencia de la hélice disminuye, por lo que se requiere un motor con el doble de potencia. Una forma de aumentar el empuje estático de una hélice sin aumentar la potencia del motor es utilizar un accesorio de anillo. En este caso, el empuje estático aumenta 1,2 veces, lo que equivale a un aumento del diámetro de la hélice en un 30%.
Las palas del rotor, al girar, capturan aire y lo lanzan en dirección opuesta al movimiento. Se crea una zona de baja presión delante del tornillo y de alta presión detrás del tornillo. La rotación de las palas de la hélice provoca que las masas de aire expulsadas por ella adquieran direcciones circunferencial y radial y esto consume parte de la energía suministrada a la hélice.
El complejo hélice-boquilla guía tiene una serie de ventajas específicas asociadas con la acción de la boquilla:
1. La circulación del flujo entrante que se produce alrededor del perfil de la boquilla descarga el tornillo, desplazando parte del tope del complejo hacia la boquilla.
2. Cuando el complejo opera en un flujo oblicuo, la boquilla forma un campo de velocidad frente a la hélice, alineándolo casi coaxialmente con la hélice, manteniendo el valor de la velocidad de entrada. Como resultado, el bisel del flujo entrante tiene poco efecto sobre la hélice.
3. La diferencia de presión en los lados de descarga y succión de las palas de la hélice sin boquilla, que determina la acción útil de la hélice, disminuye debido al flujo en los extremos de las palas (como en el ala de un avión). La presencia de una boquilla evita dicho desbordamiento, prácticamente elimina las pérdidas finales y, por tanto, aumenta la eficiencia del complejo.
En general, la eficiencia del complejo puede ser un 20% mayor que la eficiencia de un tornillo sin accesorio.
La boquilla es un anillo que cubre la hélice. La sección de la tobera a lo largo del eje de la hélice tiene un perfil de ala, con su superficie convexa orientada hacia la hélice (Fig. 1).
Debido al bisel del flujo de aire, el perfil de la boquilla fluye con un cierto ángulo de ataque. Como resultado, surgen una fuerza de sustentación Cy y una fuerza de empuje P. La eficiencia de la boquilla depende significativamente del modo de funcionamiento del complejo de propulsión. Así, durante el despegue, cuando la hélice crea un gran empuje a baja velocidad del avión, el bisel de flujo en la entrada de la boquilla es bastante grande, lo que conduce a la descarga de las palas. La resistencia del perfil de la boquilla a baja velocidad es pequeña. Sin embargo, a altas velocidades, la pendiente del flujo disminuye y la resistencia del perfil aumenta considerablemente. La eficacia de la boquilla disminuye.
El espacio entre la punta de la pala de la hélice y la boquilla es del 1 al 2% del radio de la hélice. Con un espacio mayor, la eficiencia del complejo corresponde aproximadamente a la eficiencia de un tornillo sin boquilla. Con un espacio más pequeño, es difícil garantizar la rotación sin obstáculos del tornillo debido a las vibraciones y deformaciones térmicas de las partes del complejo.
La boquilla crea una carga más uniforme en el motor. Al reducir los efectos nocivos del flujo oblicuo en la hélice, la boquilla reduce las cargas variables en las palas y el eje de la hélice y sirve como una especie de amortiguador durante las ráfagas de viento laterales. El accesorio también sirve para proteger la hélice contra daños y hace que la operación de la embarcación sea más segura.
El cálculo de la boquilla es bastante complicado. Al igual que el cálculo de la hélice, en la práctica a menudo no se obtienen los resultados calculados. Por tanto, es más fácil seleccionar la boquilla de forma experimental.
A continuación se muestran los parámetros de un sistema de propulsión de cuatro palas "hélice en anillo" en comparación con hélices de dos y cuatro palas sin accesorios.
|
F (anillo) |
||||||
Los tornillos se pueden tirar o empujar. El primer tipo de hélices se instala delante del fuselaje y el ala, el segundo tipo de hélices se instala en la sección de cola. Por motivos de diseño, los tornillos de tracción fueron el uso predominante. A la hora de elegir el tipo de hélice, también hay que tener en cuenta el hecho de que los trozos de hielo que salen volando cuando el avión se congela pueden dañar las palas de la hélice situadas detrás del ala y el fuselaje.
En los motores de alta potencia es ventajoso instalar dos hélices que giren en diferentes direcciones. Estos tornillos se denominan coaxiales.
El uso de hélices coaxiales permite no sólo transferir más potencia desde el eje del motor, sino que, al reducir las pérdidas por torsión del flujo de aire, se obtiene una eficiencia ligeramente mayor en comparación con una sola hélice.
Además, las hélices coaxiales, que giran en diferentes direcciones, casi no crean par de reacción, lo cual es muy importante para garantizar el equilibrio lateral de la aeronave.
El tipo más simple es una hélice de paso fijo (FPH), en la que el cubo y las palas están orgánicamente intactos. El material para fabricar estos tornillos suele ser madera. Actualmente, estas hélices sólo se utilizan en aviones ligeros. Dado que el ángulo de instalación de una hélice fija no cambia durante el vuelo, dicha hélice sólo será beneficiosa cuando se vuele a un rango de velocidad muy limitado. En otros casos, la eficiencia de la hélice es baja.
Las hélices en las que el ángulo de instalación de las palas se puede cambiar en vuelo se denominan hélices de paso variable (VPS). Las palas de tales hélices pueden girar con respecto a sus ejes longitudinales de forma automática o a voluntad del piloto, cambiando el ángulo de instalación.
Para reducir la resistencia en caso de fallo del motor en vuelo, se utilizan hélices de veleta de paso variable, cuyas palas, mediante un accionamiento especial, a voluntad del piloto, se colocan en la posición de menor resistencia cuando la hélice está en marcha. interrumpido. Esto se logra con un ángulo de instalación de la hoja de 83-85°.
Los tornillos de frenado o de inversión se han utilizado ampliamente en los últimos años. Las hélices reversibles son hélices de alta presión con dispositivos que permiten instalar las palas de tal manera que la hélice desarrolle un empuje negativo al girar. La presencia de empuje negativo permite reducir la duración del recorrido posterior al aterrizaje, aumentar el ángulo de planeo y aumentar la maniobrabilidad de la aeronave cuando se mueve en tierra.
El ángulo de instalación de las palas del VPSH se puede cambiar mediante accionamientos mecánicos, hidráulicos y eléctricos.
Una hélice mecánica es una hélice en la que la rotación de las palas en un ángulo particular la realiza el piloto o las fuerzas que surgen durante el funcionamiento de la hélice y cambian cuando cambia el modo de funcionamiento. A veces, estas hélices se denominan hélices aeromecánicas. Se utilizan mucho en aviones ligeros.
Con las hélices hidráulicas de paso variable, el ángulo de las palas se cambia mediante un motor hidráulico bajo la influencia de la presión del aceite. La presión se crea mediante una bomba impulsada por un motor de avión. Para alimentar la bomba se utiliza aceite para lubricar el motor (hélice no autónoma), así como aceite no incluido en el sistema de lubricación del motor (hélice autónoma).
El cambio del ángulo de instalación de las palas se puede realizar mediante un motor hidráulico de pistón o de engranajes. Puede haber un motorreductor por hélice o uno por cada pala.
En ambos casos, el movimiento de rotación del motor hidráulico con la ayuda de una transmisión mecánica hace girar las palas.
La transmisión desde el elemento móvil del motor de pistón a la pala se realiza de dos formas:
el pistón transmite el movimiento a un soporte, un travesaño o una correa, conectado a un dedo montado excéntricamente en la hoja o vidrio en el que está fijada la hoja (Fig. 114). A veces, el pistón y la copa de la cuchilla se conectan mediante bielas;
El pistón, en movimiento progresivo, mueve el pasador instalado en el hueco roscado de la jaula. El dedo, moviéndose a lo largo del corte del clip, lo gira. Este movimiento se transmite a las palas a través de un engranaje cónico.
Los tornillos hidráulicos se pueden fabricar utilizando patrones inversos, directos y dobles.
Una hélice de diseño inverso es una hélice en la que las palas giran en un paso pequeño bajo la influencia del momento de los componentes transversales de las fuerzas centrífugas de las palas del Mtsb, y en un paso grande, bajo la influencia del momento Mmech creado por el mecanismo hidráulico (Fig. 114, a). Cuando se detiene el suministro de aceite o se rompe la estanqueidad del sistema, las palas de la hélice giran a un paso mínimo bajo la influencia de las fuerzas centrífugas especificadas. Como consecuencia de esto, durante el vuelo el motor girará, es decir, el número de revoluciones aumentará considerablemente por encima del máximo permitido. El piloto deberá apagar el motor para evitar su destrucción.
Una hélice directa es una hélice en la que las palas giran con un paso pequeño bajo la acción del momento M mecánico creado por el mecanismo hidráulico, y con un paso grande, bajo la influencia de la diferencia en los momentos de las fuerzas centrífugas del contrapesos M pr de las fuerzas centrífugas de las palas M cb (Fig. 114, b). Cuando se detiene el suministro de aceite, las palas de dicha hélice se ajustan al paso máximo (de trabajo). En el caso de tornillos rectos, desenrollarlos no es peligroso.
El peso de estos tornillos es mayor que el peso de los tornillos de diseño inverso, pero su ventaja es la capacidad de obtener cierta potencia (hasta el 70% del máximo) cuando se detiene el suministro de aceite al tornillo.
Una hélice de doble circuito es una hélice cuyas palas se ajustan a un paso pequeño bajo la influencia del momento M mech creado por un mecanismo hidráulico y el momento de las fuerzas centrífugas de las palas M cb, y a un paso grande, solo con la ayuda de un mecanismo hidráulico (Fig. 114, c).
Para evitar que las palas de la hélice de doble patrón giren a un paso pequeño en caso de falla del sistema de suministro de aceite, se proporciona un mecanismo llamado bloqueo de paso. Si se interrumpe el suministro de aceite, el bloqueo de paso bloquea el aceite en la gran cavidad de paso del grupo de cilindros de la hélice, fijando las palas en el paso en el que se encontraban las palas en el momento del accidente. El bloqueo de paso también se puede instalar en un tornillo de circuito inverso, pero sólo con un suministro de aceite de dos canales al tornillo.
Hélices eléctricas de paso variable. Las palas de estas hélices se giran hasta el ángulo deseado mediante motores eléctricos. En una hélice se puede instalar un motor eléctrico o varios (según el número de palas); en este último caso, las palas están unidas mecánicamente para sincronizar la rotación. Algunas hélices tienen un motor eléctrico montado en el motor del avión y el movimiento de las palas se transmite mediante un tren de engranajes diferencial. Los motores eléctricos son siempre reversibles, ya que las palas deben girar en ambos sentidos. Los motores reciben energía eléctrica de la red general de la aeronave. Los motores eléctricos que accionan las palas de la hélice están equipados con interruptores de límite que apagan los motores en el momento en que las palas giran al paso máximo pequeño o grande.
Literatura utilizada: Autores de "Fundamentos de la aviación": G.A. Nikitin, E.A. bakanov
Descargar resumen: No tiene acceso para descargar archivos desde nuestro servidor.
Antes de que se desarrollaran los motores a reacción, todos los aviones tenían hélices, es decir, hélices impulsadas por motores de combustión interna como los automóviles.
Todas las palas de las hélices tienen una forma de sección transversal que se asemeja a la del ala de un avión. A medida que la hélice gira, el aire fluye alrededor de la superficie frontal de cada pala más rápido que la trasera. Y resulta que hay menos presión delante de la hélice que detrás. Esto crea una fuerza de tracción dirigida hacia adelante. Y la magnitud de esta fuerza es mayor cuanto mayor es la velocidad de rotación de la hélice.
(Imagen de arriba) El flujo de aire se mueve más rápido a lo largo de la superficie delantera de una pala de hélice giratoria. Esto reduce la presión del aire en la parte delantera y hace que el avión avance.
Un avión propulsado por hélice despega en el aire gracias al empuje generado por la rotación de las palas de la hélice.
Los extremos de las palas giratorias de la hélice describen una espiral en el aire. La cantidad de aire que una hélice empuja a través de sí misma depende del tamaño de las palas y de la velocidad de rotación. Palas adicionales y motores más potentes pueden aumentar el rendimiento útil de una hélice.
¿Por qué las palas de las hélices tienen forma torcida?
Si estas palas fueran planas, el aire se distribuiría uniformemente sobre su superficie, provocando sólo resistencia a la rotación de la hélice. Pero cuando las palas son curvadas, el flujo de aire en contacto con su superficie adquiere su propia dirección en cada punto de la superficie de la pala. Esta forma de la hoja le permite cortar el aire de manera más eficiente y mantener la relación más favorable entre la fuerza de tracción y la resistencia del aire.
Hélices de ángulo variable. El ángulo en el que se instala la pala en el cubo del rotor se denomina ángulo del cono inicial. En algunos aviones, este ángulo se puede cambiar y así hacer el funcionamiento más útil de la hélice en diferentes condiciones de vuelo, es decir, durante el despegue, el ascenso o en vuelo de crucero.
