Premena výkonu motora (krútiaci moment) na ťah potrebný na pohyb lietadiel, snežných skútrov, vetroňov a vznášadiel vpred. Sú to ťažné vrtule - inštalované na lietadle a pod. pred motorom (v smere pohybu) a tlačné vrtule - umiestnené za motorom. Skrutky môžu byť jednoduché alebo dvojité koaxiálne, keď sú dve skrutky umiestnené nad sebou, hriadeľ hornej skrutky prechádza cez dutý hriadeľ spodnej skrutky a otáčajú sa v opačných smeroch. Podľa spôsobu pripevnenia lopatiek k náboju existujú skrutky: pevné stúpanie, ktorých lopatky sú integrálnou súčasťou náboja; variabilné stúpanie - najbežnejší typ, ktorého lopatky sa za letu môžu otáčať v náboji okolo osi o určitý uhol, ktorý sa nazýva stúpanie vrtule; reverzibilné, pri ktorom môžu byť lopatky počas letu inštalované pod negatívnym uhlom, aby sa vytvoril ťah smerovaný v smere opačnom k pohybu (takéto lopatky sa používajú napríklad na efektívne brzdenie a skrátenie dĺžky rozbehu lietadla pri pristávaní). Charakteristickým znakom vrtule s perím je schopnosť inštalovať listy za letu pozdĺž prúdu vzduchu, takže keď sa motor zastaví počas letu, nezvyšuje odpor lietadla z vrtule. Počet vrtuľových listov sa pohybuje od 2 do 6 pre jednoduché vrtule a do 12 pre koaxiálne vrtule.
Typy vrtúľ sú hlavný rotor A chvostový rotor, aplikované dňa vrtuľníky, vírniky, vírniky.
Encyklopédia "Technológia". - M.: Rosman. 2006 .
Listové vrtule na premenu krútiaceho momentu motora na ťah vrtule. Inštaluje sa na lietadlá, rotorové lietadlá, snežné skútre, vznášadlá, ekranoplány atď.
V. v. sú rozdelené; podľa spôsobu inštalácie lopatiek - na vrtule s pevným stúpaním, s pevným stúpaním a premenlivé stúpanie (môžu byť perové alebo perové - reverzibilné); podľa mechanizmu zmeny sklonu - s mechanickým, elektrickým alebo hydraulickým pohonom; podľa pracovnej schémy - priama alebo reverzná schéma; podľa prevedenia - jedno, koaxiálne, dvojradové, V. in. v ringu.
V. v. pozostáva z čepelí ( cm. list vrtule), puzdro a môže zahŕňať aj zmeny sklonu vrtule. V. v. líšia sa priemerom D (0,5-6,2 m) a počtom lopatiek k (2-12). Puzdro slúži na zaistenie nožov a prenos krútiaceho momentu z hriadeľa motora. Mechanizmus zmeny sklonu zaisťuje zmenu uhla lopatiek za letu.
1)
Na V. v. Pri konštantnom stúpaní sa lopatky neotáčajú okolo svojich osí.
2)
V. čepele pevné stúpanie je možné pred letom nastaviť v požadovanom uhle, ale počas prevádzky sa neotáčajú.
3)
Na V. v. variabilný sklon, môžete meniť uhol lopatiek pomocou systému manuálneho ovládania alebo automaticky pomocou regulátora otáčok. Regulátor udržuje dané otáčky motora riadením stúpania dodávaním oleja cez systém kanálov do zodpovedajúcich dutín V. riadiaceho mechanizmu. s hydraulickým pohonom.
4)
V korouhve V. storočia. lopatky môžu byť inštalované po prúde, aby sa znížil aerodynamický odpor, keď je motor nútený zastaviť počas letu ( cm. Operenie vrtule).
5)
Veterné lopatky s reverzibilnými lopatkami možno inštalovať aj do polohy, kde pri jej otáčaní vzniká negatívny ťah, ktorý sa využíva pri pristávaní na skrátenie dĺžky chodu a manévrovania na zemi ( cm. Otočenie skrutky).
Mechanické a elektrické mechanizmy na zmenu sklonu majú veľkú zotrvačnosť, a preto sa prakticky nepoužívajú. Najčastejšie sú V. storočia. s hydraulickým pohonom.
1)
Na V. v. s hydraulickým pohonom priamej konštrukcie sa lopatky nastavujú na malé stúpanie pomocou síl vytváraných tlakom oleja a na veľké stúpanie pomocou odstredivých síl protizávaží. Taký V. v. používa sa pre výkony motorov do 2000 kW.
2)
Pri výkonoch nad 2000 kW sa výrazne zvyšuje hmotnosť protizávaží, preto V.V. reverzná schéma, v ktorej sú lopatky inštalované pri veľkom stúpaní pomocou síl vytvorených tlakom oleja a pri malom stúpaní - odstredivými silami samotných lopatiek.
- jedna vrtuľa má jeden rad listov,
- koaxiálny V.v. pozostáva z dvoch samostatných skrutiek namontovaných na koaxiálnych hriadeľoch a otáčajúcich sa v opačných smeroch ( cm. koaxiálna skrutka),
- dvojradový V. v. pozostáva z dvoch samostatných skrutiek umiestnených za sebou a otáčajúcich sa v rovnakom smere.
- V. V. krúžok má profilovaný krúžok, vďaka ktorému sa vytvorí dodatočná trakcia; účinný pri nízkych rýchlostiach (do 200 km/h).
Na zníženie aerodynamického odporu a strát výkonu na vstupe do V.V. nainštalujte aerodynamické kryty (eliptické, kužeľové atď.) zakrývajúce náboj a tupé časti lopatiek. Na E. storočí. môžu byť inštalované systémy proti námraze.
Do V. in. novej generácie patrí V. v. zmenšeného priemeru s veľkým počtom širokých tenkých šabľovitých čepelí, ktoré sa bezdôvodne nazývajú propfany.
V počiatočnom období rozvoja vojenského letectva. vyrábali prevažne z dreva a v ďalších rokoch našli uplatnenie aj ďalšie (oceľ, titán, hliníkové zliatiny, kompozitné materiály a pod.).
Na posúdenie kvality V. storočia. a pri ich vzájomnom porovnaní sa využíva hlavne bezrozmerné α a výkon
(p) = N/(p)n3D5
(N - , (ρ) - hustota vzduchu, n - rýchlosť otáčania vrtule)
a účinnosť vrtule
(η) = (αλ)/(β)((λ) = V/nD - relatívna, V - rýchlosť letu). Charakteristika V. v. stanovené v letových skúškach, z výskumu V. storočia. a ich modely v aerodynamických tuneloch, ako aj teoreticky. Pri výpočte sa rozlišujú dva prípady; určenie tvaru, veľkosti a počtu lopatiek z daných hodnôt (α), (β) a (η) (priamy problém) a určenie (α), (β) a (η) zo známej geometrie prúdenie vzduchu. (inverzný problém).
Prvýkrát zvážte V. čepeľ. ako navrhol ruský inžinier S.K. Dževetsky v roku 1892, v roku 1910 predložil aj hypotézu plochých častí (každá časť čepele sa považuje za ). Rozložením zdvíhacej sily profilu dY a jeho aerodynamického odporu dX sa určí ťah dP a sila dQ odporu voči otáčaniu uvažovaného prvku lopatky a celkový ťah lopatky a sila odporu voči jej otáčaniu. (preto výkon motora potrebný na rotáciu rýchlosti vzduchu) sa získa integráciou pozdĺž lopatky. V zásade sú sily pôsobiace na prvok lopatky určené relatívnou rýchlosťou W prichádzajúceho prúdu a jeho geometrickým uhlom nábehu.
(α)r = (φ)-arctg(V/(ω)r),
(φ) - uhol inštalácie prvku čepele.
V ideálnom prípade rýchlosť voľného prúdu
W = (ω)Xr + V,
kde (ω) je uhlová rýchlosť lopatky, r je vektor polomeru uvažovaného úseku, V je vektor rýchlosti letu. Počas svojho pohybu sa čepeľ nesie so sebou, čo jej dáva dodatočnú indukčnú rýchlosť w. Výsledkom je skutočná rýchlosť Wн,. prúdenie okolo prvku a skutočné ((α)н sa líšia od ideálnych. Výpočet w a (α)н sú hlavnou úlohou teórie vrtule.
V rokoch 1910-1911 G. X. Sabinin a B. N. Yuryev vyvinuli Dževetského teóriu, ktorá obsahuje najmä niektoré ustanovenia teórie ideálnej vrtule. Výpočty V. v. Podľa vzorcov, ktoré získali, celkom uspokojivo súhlasili s experimentálnymi výsledkami. V roku 1912 N. E. navrhol vírovú teóriu, ktorá poskytuje presné fyzikálne znázornenie činnosti vrtule a takmer všetky výpočty V.V. sa začali realizovať na základe tejto teórie.
Podľa Žukovského teórie je vrtuľa nahradená systémom pripojených a voľných vírov. V tomto prípade budú lopatky nahradené pripojenými vírmi, ktoré sa premenia na vír prebiehajúci pozdĺž osi vrtule a voľné víry zostúpia z odtokovej hrany lopatky, čím sa vo všeobecnom prípade vytvorí špirálovitá vrstva víru. Za predpokladu, že (ω) vzťah (ω) s cirkuláciou rýchlosti okolo časti lopatky. Hypotéza plochých rezov pri kontinuálnom prúdení okolo lopatky bola experimentálne potvrdená koincidenciou rozloženia tlaku cez sekcie lopatky rotujúceho prúdu vzduchu. a krídla s rovnakými profilmi sekcií. Ukázalo sa však, že rotácia ovplyvňuje šírenie separácie prúdenia pozdĺž povrchu lopatky a najmä podtlaku v separačnej oblasti. Oblasť oddeľovania prúdenia začínajúca na konci lopatky je podobná ako pri rotujúcej rúre, podtlak v nej je riadený odstredivou silou a je oveľa väčší na vnútornej strane lopatky ako na krídle.
Pri (λ) 1 sa rozdiel medzi skutočným (ω) a priemerom stáva viditeľným a výpočet V.V. s true (ω) sa stáva podobným výpočtu krídla s konečným rozpätím ( cm. teória krídla). Pri výpočte silne zaťaženého V. v. (pri veľkom pomere výkonu k povrchu zmietanému vrtuľou), je potrebné počítať s deformáciou vírov.
Vzhľadom na to, že k obvodovej rýchlosti V.V. translačný, vplyv stlačiteľnosti vzduchu ovplyvňuje predovšetkým tlak vzduchu. (vedie k zníženiu účinnosti). Pri podzvukových obvodových rýchlostiach hrotu lopatky, doprednej rýchlosti lietadla a podzvukovej rýchlosti W je vplyv stlačiteľnosti vzduchu na (ω) slabý a ovplyvňuje len prúdenie okolo lopatky. V prípade podzvukovej rýchlosti letu a nadzvukovej rýchlosti W na konci lopatky (keď je potrebné brať do úvahy stlačiteľnosť média) teória vzdušných vírov, vychádzajúca zo schémy pripojených (unášajúcich) vírov, napr. sa stáva prakticky nepoužiteľným a je nutný prechod na schému nosnej plochy. Takýto prechod je potrebný aj pri podzvukovej rýchlosti hrotu čepele, ak je jeho šírka dostatočne veľká. V. storočia získané experimentálne v ZSSR. a korekcie kvôli stlačiteľnosti vzduchu boli široko používané pri výbere priemerov a počtu listov vzduchovej vrtule. a spolu s výberom tvaru lopatiek (najmä profilov ich sekcií) umožnili zlepšiť letové vlastnosti domácich lietadiel, vrátane tých, ktoré sa zúčastnili Veľkej vlasteneckej vojny.
Počas prvého obdobia zvládnutia vysokých podzvukových rýchlostí bola hlavnou úlohou navrhovania V.V. uvažovalo o vytvorení vrtúľ s veľkým priemerom (do 6 m) s vysokou účinnosťou (85 % vrtule) pri maximálnej rýchlosti letu. Charakteristiky profilov pri vysokých transsonických rýchlostiach profilu boli najskôr experimentálne získané na vrtuliach s takzvanými odvodnenými listami a jeden z profilov mal vlastnosti nadkritického profilu (1949). Druhé obdobie (od 60. rokov) sa vyznačovalo dodatočnou požiadavkou - zvýšený ťah V.V. počas vzletu. Na tento účel boli vyvinuté čepele s profilmi so zvýšeným zakrivením. Ďalší vývoj V. storočia. spojené s vývojom vrtúľ s veľkým počtom širokých tenkých šabľovitých listov. S nárastom počtu a šírky lopatiek nadobúda veľký význam obtekanie ich tupých častí, kde je výrazný efekt profilovej mriežky. Prostriedkom na zníženie odporu vĺn môže byť voľba tvaru rozvlákňovača. Výpočty a experimenty ukazujú, že pri rýchlostiach letu zodpovedajúcich letu Machovmu číslu M v ZSSR sa výrazne prispelo k rozvoju teórie, výpočtových metód a konštrukcie lietadiel. prispeli S. Sh. Bas-Dubov, B. P. Blyakhman, V. P. Vetchinkin, K. I. Ždanov, G. M. Zaslavskij, V. V. Keldysh, A. N. Kishalov, G. I. Kuzmin, A. M. Lepilkin, G. I. Maikapar, V. Poly D. D. D. O. O.
Letectvo: Encyklopédia. - M.: Veľká ruská encyklopédia. Šéfredaktor G.P. Sviščev. 1994 .
vzduchová vrtuľa Encyklopédia "Letenie"
vzduchová vrtuľa- Ryža. 1. Schémy vrtule. hnacie zariadenie listu vrtule na premenu krútiaceho momentu motora na ťah vrtule. Inštaluje sa na lietadlá, rotorové lietadlá, snežné skútre, vznášadlá, ekranoplány atď.V. V… Encyklopédia "Letenie"
vzduchová vrtuľa- Ryža. 1. Schémy vrtule. hnacie zariadenie listu vrtule na premenu krútiaceho momentu motora na ťah vrtule. Inštaluje sa na lietadlá, rotorové lietadlá, snežné skútre, vznášadlá, ekranoplány atď.V. V… Encyklopédia "Letenie"
vzduchová vrtuľa- Ryža. 1. Schémy vrtule. hnacie zariadenie listu vrtule na premenu krútiaceho momentu motora na ťah vrtule. Inštaluje sa na lietadlá, rotorové lietadlá, snežné skútre, vznášadlá, ekranoplány atď.V. V… Encyklopédia "Letenie"
VZDUCHOVÁ Vrtuľa- lopatkový strojček, ktorého pracovným médiom je vzduch. Vrtuľa je bežné letecké pohonné zariadenie. Z hľadiska geometrie listu a hydrodynamických charakteristík sa námorná vrtuľa výrazne líši od lietadiel a... ... Námorná encyklopedická príručka
Vrtuľa, hnacie zariadenie, v ktorom radiálne usporiadané profilované lopatky, rotujúce, vyvrhujú vzduch a tým vytvárajú trakciu. V. v. pozostáva z puzdra umiestneného na hriadeli motora a lopatiek s rozpätím pozdĺž... ... Veľká sovietska encyklopédia
vzduchová vrtuľa- orasraigtis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. vrtuľa obežného kolesa; vrtuľa vok. Luftschraube, f; vrtuľa, m; Saugschraube, f rus. vrtuľa, m; vrtuľa, m pranc. aero propulseur, m; helice aérienne, f; hélice propulsive, f… Fizikos terminų žodynas
Nadezhin Nikita
Teória vrtule: od prvých vrtúľ po efektívne jednotky budúcnosti.
PLÁN:
Úvod.
1.1. Vzduchová vrtuľa.
1.2.Technické požiadavky na model lietadla triedy F1B.
3. Popis konštrukcie vrtule.
1.4. Popis modelu lietadla.
Záver.
Zoznam referencií, softvér.
Aplikácie.
Úvod
Vrtuľa, vrtuľa, hnacie zariadenie, v ktorom sa radiálne usporiadané profilované lopatky otáčajú, vypúšťajú vzduch a tým vytvárajú ťažnú silu („Vrtuľa“ - študentská publikácia vo veľkom obehu na Moskovskom leteckom inštitúte). Vrtuľa sa skladá z jednej, dvoch alebo viacerých lopatiek navzájom spojených nábojom. Hlavnou časťou vrtule sú listy, pretože iba oni vytvárajú ťah.
Myšlienku vrtule navrhol v roku 1475 Leonardo da Vinci a prvýkrát ju použil na vytvorenie ťahu v roku 1754 V.M. Lomonosov v modeli prístroja na meteorologický výskum.
M.V. Lomonosov
V lietadle A.F. Mozhaisky používal vrtule. Bratia Wrightovci používali tlačnú vrtuľu.
Ešte predtým, ako sa začalo s návrhom prvého lietadla, A.F. Mozhaisky vyrobil niekoľko modelov lietadiel, v ktorých bola vrtuľa vrtuľa poháňaná gumičkou. V Amerike bratia Wrightovci tiež najskôr vyrábali modely lietadiel a až potom bolo navrhnuté prvé lietajúce lietadlo.
Od začiatku 20. storočia začali mladí ľudia na celom svete navrhovať a stavať modely lietadiel a organizovať súťaže. U nás prvé súťaže inštruoval N.E. Žukovského v roku 1926. Letecký modelársky šport začala pestovať Medzinárodná letecká federácia FAI, bol vypracovaný kódex FAI, konajú sa celoruské a medzinárodné súťaže.
Podľa pravidiel súťaže musia všetky modely účastníkov spĺňať určité požiadavky a aby ste vyhrali súťaž, musíte vyrobiť model, ktorý najlepšie lieta. K tomu je potrebné zvýšiť výšku vzletu modelu, čo je však náročné, keďže energetická rezerva na modeli je obmedzená hmotnosťou gumového motora, ktorá sa kontroluje počas súťaže. Ostáva už len zvýšiť koeficient využitia energie gumy, a to je mechanizácia vrtule za letu zmenou geometrických charakteristík. Krútiaci moment gumového motora je variabilný a má nelineárnu charakteristiku. A krútiaci moment potrebný na pohon vrtule je úmerný priemeru vrtule k piatej mocnine. Pre realizáciu dostupného krútiaceho momentu a zvýšenie účinnosti vrtule je potrebné počas letu meniť priemer a stúpanie. V existujúcich konštrukciách sa mení stúpanie vrtule, pretože je konštrukčne jednoduchšie, čo však znamená zvýšenie rýchlosti letu, a teda škodlivý odpor krídla. Zisk je malý. Zväčšenie priemeru vrtule pri súčasnom zvýšení stúpania umožňuje efektívnejšie využitie vrtule. Výhry sú väčšie.
Úloha : návrh mechanizmov na zvýšenie účinnosti, zníženie spotreby paliva na výrobu rôznych druhov energie, čo vedie k zníženiu škodlivých emisií do ovzdušia.
Téma tejto práce je veľmi aktuálna pre pochopenie vývoja moderných technológií. Práca na zvýšení účinnosti vrtule umožňuje v budúcnosti navrhnúť zložitejšie mechanizmy zamerané na zvýšenie účinnosti iných produktov, ktoré spotrebúvajú tepelnú a elektrickú energiu a sú spojené so zlepšovaním ekológie okolitého priestoru. V modernom svete je to veľmi dôležité, pretože používanie mechanizmov, ktoré zvyšujú účinnosť strojov a generátorov, vedie k zníženiu spotreby paliva, a tým aj emisií spalín do ovzdušia a k zlepšeniu stavu životného prostredia a ľudského zdravia.
Účel tejto práce : návrh mechanizmu, ktorý zvyšuje účinnosť využitia mechanickej energie vrtuľou modelu lietadla s gumovým motorom.
Zmysel práce : Na príklade návrhu jednoduchého mechanizmu sa diskutuje o otázkach návrhu zložitejších mechanizmov, ktoré je možné v budúcnosti efektívne využiť pri vývoji nových lietadiel.
1. Vrtuľa
V pokojnom vzduchu môže lietadlo letieť vodorovne alebo stúpať iba vtedy, keď má pohon. Takýmto hnacím zariadením môže byť vrtuľa alebo prúdový motor. Vrtuľa musí byť poháňaná mechanickým motorom. V oboch prípadoch sa ťah vytvára v dôsledku skutočnosti, že určité množstvo vzduchu alebo výfukových plynov je vrhané v smere opačnom k pohybu.
Obr.4. Diagram síl pôsobiacich na vrtuľu.
List vrtule opisuje pri svojom pohybe špirálovitú čiaru v priestore. V priereze má tvar krídlových profilov. V správne navrhnutej vrtuli sa všetky časti listu stretávajú s prúdom v nejakom priaznivom uhle. V tomto prípade sa na čepeli vyvíja sila podobná aerodynamickej sile na krídle. Táto sila, ktorá je rozložená na dve zložky (v rovine vrtule a kolmej na rovinu), dáva ťah a odpor voči rastu daného prvku listu. Sčítaním síl pôsobiacich na všetky prvky lopatiek získame ťah vyvíjaný vrtuľou a krútiaci moment potrebný na otáčanie vrtule (obrázok 4). V závislosti od množstva spotrebovaného výkonu sa používajú vrtule s rôznym počtom lopatiek - dvoj, troj a štvorlisté, ako aj koaxiálne vrtule otáčajúce sa v opačných smeroch, aby sa znížili straty výkonu v dôsledku krútenia vrhaného prúdu vzduchu. Takéto vrtule sa používajú na lietadlách Tu-95, An-22, Tu-114. Tu-95 je vybavený 4 motormi NK-12, ktoré navrhol Nikolaj Kuznecov (obrázok 5). Konce lopatiek týchto vrtúľ sa otáčajú nadzvukovou rýchlosťou a vytvárajú veľa hluku (názov NATO pre lietadlo Tu-95 je „Bear“, prijatý v roku 1956 a ruské letectvo používa toto lietadlo dodnes). V leteckom modelárstve sa používajú aj jednolisté vrtule na dosahovanie vysokých výsledkov v súťažiach. Účinnosť skrutky závisí od množstva povlaku na skrutke
(kde je počet listov, je maximálna šírka listu), čím menší je povlak vrtule, tým vyššiu účinnosť je možné dosiahnuť. Nekonečnému zníženiu pokrytia bráni pevnosť čepele. Viaclisté vrtule nie sú prospešné, pretože znižujú účinnosť.
Obr.5. Lietadlo TU-95 s koaxiálnou vrtuľou.
Prvé vrtule mali počas letu pevné stúpanie, určené konštantným uhlom inštalácie listov vrtule. Na udržanie dostatočne vysokej účinnosti v celom rozsahu letových rýchlostí a výkonu motora, ako aj na praporovanie a zmenu vektora ťahu pri pristávaní sa používajú vrtule s premenlivým sklonom (VPR). U takýchto vrtúľ sa lopatky otáčajú v náboji vzhľadom na pozdĺžnu os mechanickým, hydraulickým alebo elektrickým mechanizmom.
Na zvýšenie ťahu a účinnosti pri nízkej doprednej rýchlosti a vysokom výkone je vrtuľa umiestnená v profilovanom krúžku, v ktorom je rýchlosť prúdu v rovine rotácie väčšia ako rýchlosť izolovanej vrtule, a samotný krúžok v dôsledku cirkulácie rýchlosti, vytvára dodatočný ťah.
Listy vrtule sú vyrobené z dreva a duralu. Oceľ, horčík, kompozitné materiály. Pri rýchlosti letu 600-800 km/h dosahuje účinnosť vrtule 0,8-0,9. Pri vysokých rýchlostiach vplyvom stlačiteľnosti vzduchu účinnosť klesá. Preto je vrtuľa výhodná pri podzvukových rýchlostiach lietadla.
Myšlienku vrtule navrhol v roku 1475 Leonardo da Vinci (obrázok 1) a prvýkrát ju použil na vytvorenie ťahu v roku 1754 M. V. Lomonosov v modeli prístroja na meteorologický výskum (obrázok 2). V polovici 19. storočia parné lode používali vrtule podobné vrtuli. V 20. storočí sa vrtule začali používať na vzducholodiach, lietadlách, snežných skútroch, vrtuľníkoch, vznášadlách atď.
Ryža. 1. Vrtuľník. Nápad, ktorý navrhol Leonardo da Vinci. Model podľa náčrtu Leonarda da Vinciho.
Obr.2. Model zariadenia M.V. Lomonosova na meteorologický výskum.
Metódy aerodynamického výpočtu a návrhu vrtúľ sú založené na teoretickom a experimentálnom výskume. V rokoch 1892-1910 ruský výskumný inžinier a vynálezca S.K. Dževetskij vyvinul teóriu izolovaného prvku čepele a v rokoch 1910-1911 ruskí vedci B.N. Yuryev a G.Kh. Sabinin rozvinul túto teóriu. V rokoch 1912-1915 N.E. Zhukovsky vytvoril vírovú teóriu, ktorá poskytuje vizuálnu fyzickú reprezentáciu činnosti vrtule a iných lopatkových zariadení a vytvára matematické spojenie medzi silami, rýchlosťami a geometrickými parametrami v takýchto strojoch. V ďalšom rozvoji tejto teórie má významnú úlohu V.P. Vetchinkin. V roku 1956 sovietsky vedec G.I. Maikoparov rozšíril vírovú teóriu vrtule na rotor vrtuľníka.
NIE. Žukovského
V súčasnosti boli na vytvorenie veľkých lietadiel na dlhé vzdialenosti potrebné pohonné systémy s väčším výkonom a veľmi ekonomické. Jednou z možností pre takéto motory sú turboventilátorové motory. Majú skvelú trakciu a dobrú účinnosť. Sú to motory, ktoré sú inštalované na všetkých zahraničných lietadlách.
Vývoj myšlienky Leonarda da Vinciho bol stelesnený vo vytvorení motorov s plynovou turbínou s axiálnym kompresorom. Lopatky axiálneho kompresora vytvárajú pri pohybe zvýšenie tlaku vzduchu. Každý stupeň zvyšuje tlak o určitú hodnotu a na konci kompresorom stlačený vzduch vstupuje do spaľovacej komory, kde sa mu dodáva teplo vo forme horiaceho paliva. Potom horúci plyn vstupuje do turbíny, ktorá môže byť buď axiálna alebo radiálna. Turbína zase otáča kompresor a plyny, ktoré stratili časť svojej energie, vstupujú do trysky a vytvárajú prúdový ťah.
Lopatky kompresora sú súčasťou listu vrtule. V každom stupni môže byť niekoľko desiatok takýchto čepelí. Medzi stupňami je stacionárne vyrovnávacie zariadenie, ktoré pozostáva z rovnakých lopatiek, inštalovaných iba pod určitým uhlom k vírivému prúdu vzduchu. K roztočeniu dochádza v dôsledku pohybu lopatiek kompresora po obvode. Počet stupňov kompresora môže byť viac ako 15.
Ak sa všetka energia získaná ako výsledok spáleného paliva spracuje na turbíne, potom bude na hriadeli motora prebytok výkonu, ktorý možno použiť na pohon vrtule. Výsledkom bude turbovrtuľový motor a ťah bude generovaný vrtuľou. Ťah v dôsledku výfukových plynov bude minimálny.
Ďalšou etapou vývoja boli dvojokruhové motory. V týchto motoroch časť vzduchu neprechádza cez kompresor (zvonku), zvyčajne po prvých dvoch stupňoch kompresora. Tento typ motora sa nazýva turboventilátorový motor. Ťah motora vytvára ventilátor (prvé dva stupne kompresora) a prúd výfukových plynov. V tomto prípade je ventilátor, ktorý je v podstate vrtuľou, umiestnený v profilovanom kryte.
Ďalším stupňom vývoja je turboventilátorový motor (NK-93). Prečo začali vyrábať takéto motory? Áno, pretože účinnosť vrtule pri podzvukových rýchlostiach letu sa môže priblížiť k 0,9 a účinnosť prúdového prúdu je oveľa menšia. Turboventilátorový motor je najsľubnejším motorom pre lietadlá letiace podzvukovou rýchlosťou v budúcnosti.
Dvojokruhový prúdový motor.
V roku 1985 OKB pomenovaná po N.D. Kuznetsov začal študovať koncepciu propfanového motora s vysokým obtokovým pomerom. Zistilo sa, že kapotovaný motor s koaxiálnymi vrtuľami poskytne o 7 % väčší ťah ako motor bez kapoty s jednostupňovým ventilátorom.
V roku 1990 začala konštrukčná kancelária navrhovať takýto motor s označením NK-93. Určený bol predovšetkým pre lietadlá IL-96M, Tu-204P, Tu-214, ale o nový motor prejavilo záujem aj ministerstvo obrany (plánuje sa jeho inštalácia na vojenský transportný Tu-330).
Lietadlo IL-76 LL s motorom NK-93.
Motor NK-93.
NK-93 je vyrobený v trojhriadeľovej konštrukcii s motorom dymového dvojradového protibežného propfanu SV-92 cez prevodovku. Planétová prevodovka so 7 satelitmi. Prvý stupeň ventilátora je 8 lopatkový, druhý (tvorí 60 % výkonu) je 10 lopatkový. Všetky šabľovité čepele s uhlom sklonu 30 0 na prvých 5 motoroch boli vyrobené z horčíkovej zliatiny. Teraz sú vyrobené z uhlíkových vlákien.
Schéma motora NK-93.
Technické vlastnosti nového motora nemajú vo svete obdoby. Parametrami termodynamického cyklu sa NK-93 približuje motorom v súčasnosti vyvíjaným v zahraničí, má však lepšiu účinnosť (o 5 %). Letové skúšky sa vykonávajú na lietadle IL-76LL. Vrcholom tejto inštalácie vrtule je planétová prevodovka a propfan. Uhol inštalácie lopatiek sa môže počas chodu motora meniť v rozsahu 110°. Podobná prevodovka sa používa v motoroch NK-12 na lietadle Tu-95 a podobná prevodovka sa používa v zariadeniach na čerpanie plynu na hlavných plynovodoch (NK-38). Takže máme skúsenosti.
Počas vyučovania v laboratóriu leteckého modelovania Regionálneho centra technickej tvorivosti detí (mládeže) Kostroma sa preberajú otázky teórie letu lietadiel a lietania modelov. S cieľom zlepšiť letové vlastnosti modelov s gumovým motorom, ako aj zlepšiť výsledky na súťažiach, bola preskúmaná prevádzka zariadenia poháňaného vrtuľou. Po preskúmaní charakteristík gumového motora, ktorého energia určuje výšku vzletu modelu, sa zistilo, že krútiaci moment gumy na hriadeli vrtule má nelineárnu charakteristiku. Maximálny krútiaci moment prevyšuje priemerný krútiaci moment 5-6 krát. Krútiaci moment potrebný na otáčanie skrutky je
Kde
Aerodynamický koeficient
Hustota vzduchu
Priemer skrutky
Otáčky vrtule za sekundu
Z teórie je známe, že na to, aby bola účinnosť závitovky dostatočne vysoká, je potrebné neobmedzene zväčšovať priemer závitovky. Ako je známe, túto podmienku nie je možné konštruktívne splniť. Ale keď to vieme, vidíme jeden z možných spôsobov, ako predĺžiť dobu letu modelu s gumovým motorom. Bolo rozhodnuté kompenzovať zmenu krútiaceho momentu zmenou priemeru skrutky. Štrukturálne je dosť ťažké zmeniť priemer skrutky o hodnotu úmernú zmene krútiaceho momentu, takže bola zavedená aj zmena stúpania skrutky. Výsledkom bol premenlivý priemer a stúpanie vrtule (VIDSH). Vo veľkom letectve sa zmena priemeru vrtule nepoužíva z dôvodu zložitosti konštrukcie a vysokých otáčok na koncoch lopatiek, porovnateľných s rýchlosťou zvuku, ktoré znižujú účinnosť vrtule.
Je možné zvýšiť účinnosť vrtule znížením povlaku vrtule. To znamená vyrobiť vrtuľu jednolistú. Takéto skrutky sa teraz používajú na modeloch vysokorýchlostných káblov. Výsledky sú veľmi pozitívne. Rýchlosť sa zvyšuje o 10-15 km/h, ale pracovné podmienky sú tam iné. Motor beží pri konštantných otáčkach a konštantnom maximálnom výkone. Na modeloch gumených motorov je energia gumového motora premenlivá a nie lineárna. Pri použití jednolistovej vrtule s premenlivým priemerom a stúpaním vznikajú ťažkosti s protizávažím listu vrtule. Preto padlo rozhodnutie zvýšiť účinnosť vrtule modelu lietadla s gumovým motorom na použitie dvojlistovej vrtule s premenlivým priemerom a stúpaním (VIDSP).
2. Technické požiadavky na model lietadla triedyF1 B
Na súťaž bol predstavený gumomotorový model lietadla podľa klasifikácie FAI - F1B od Nikitu Nadezhina pod vedením Viktora Borisoviča Smirnova.
S týmto modelom sa Nikita Nadezhin stal v roku 2013 majstrom ruského leteckého modelingového šampionátu.
Gumený motorový model je model lietadla, ktorý je poháňaný gumovým motorom; zdvíhacia sila modelu vzniká v dôsledku aerodynamických síl pôsobiacich na nosné plochy modelu.
Technické charakteristiky modelov gumových motorov musia spĺňať požiadavky FAI:
nosná plocha - 17-19 dm 2
minimálna hmotnosť modelu bez gumeného motora - 200 g
Maximálna hmotnosť motora s mazanou gumou je 30 g.
Každý účastník súťaže má právo na 7 kvalifikačných letov v trvaní nie viac ako 3 minúty. Uvedenie modelu na trh sa musí uskutočniť v obmedzenom čase, ktorý je vopred oznámený. Súčet časov všetkých kvalifikačných letov každého účastníka sa používa na konečné rozdelenie miest medzi účastníkov.
Počas letu dokáže model odletieť z miesta štartu na vzdialenosť 2,5-3 km. Na vyhľadanie modelu je na ňom nainštalovaný rádiový vysielač s hmotnosťou 4 gramy s napájaním na niekoľko dní. Súťažiaci má k dispozícii rádiový prijímač so smerovou anténou na detekciu modelu.
Model vzlieta pomocou energie gumeného motora, ktorý roztáča vrtuľu. Zmena krútiaceho momentu gumového motora počas jeho roztočenia nastáva nerovnomerne a jeho maximálna hodnota presahuje priemernú hodnotu 4-5 krát. Preto v počiatočnom momente vzletu modelu vrtuľa pracuje v mimokonštrukčných režimoch, t.j. vrtuľa sa v prúde vzduchu prešmykuje. Pre aerodynamické zaťaženie vrtule a plné využitie dostupnej energie gumového motora je potrebné počas počiatočného vzletu zväčšiť priemer vrtule a uhol montáže vrtuľových listov. Dobre to ukazuje kniha A.A. Bolonkina „Teória letu lietajúcich modelov“
3. Popis konštrukcie vrtule
Zvláštnosťou tohto modelu je vrtuľa (prílohy č. 4,5,6), ktorá pri vzlete modelu mení priemer a stúpanie. Mechanizmus vrtule pri zmene krútiaceho momentu gumového motora umožňuje zmeniť priemer vrtule a uhol inštalácie lopatiek. To vám umožní výrazne zvýšiť účinnosť vrtule a následne aj výšku vzletu modelu, a teda aj dĺžku letu a výsledky v súťažiach.
Konštrukcia skrutkového mechanizmu je prezentovaná na montážnom výkrese 10.1000.5200.00 SB VIDSH (skrutka premenlivého priemeru a stúpania, príloha č. 3) a ide o puzdro, v ktorom sa hriadeľ skrutky z ocele ZOKHGSA otáča na 2 ložiskách. Na hriadeli je nainštalovaný skrutkový náboj, tiež na 2 ložiskách, za ktorým nasleduje puzdro, ktoré sa môže otáčať okolo hriadeľa. Puzdro má ojnice, na ktorých sú zavesené listy vrtule vyrobené z balzy. Spojovacie tyče sú inštalované na osiach umiestnených v polomere R=11 od osi hriadeľa a pod uhlom k nej približne 6 stupňov. Puzdro a náboj sú navzájom spojené elastickým prvkom (gumový krúžok), v náboji je drážka, ktorá obmedzuje pohyb puzdra voči náboju. To určuje pracovné uhly otáčania puzdra a veľkosť predĺženia spojovacích tyčí. Keď sa na hriadeľ vrtule pôsobí krútiacim momentom vzhľadom na listy vrtule, vzniká sila, ktorá otáča puzdro vzhľadom na náboj a spojovacie tyče sa pohybujú von z náboja a otáčajú sa okolo priečnej osi hriadeľa v dôsledku pohybu osi ojnice pozdĺž tvoriacej čiary jednodutinového hyperboloidu okolo hriadeľa. Konštrukcia umožňuje zmenu uhla sklonu osí ojníc, čo umožňuje nastaviť rozsah zmien rozstupu pri nastavovaní modelu. (v pôvodnej verzii nebola zabezpečená úprava limitov zmeny sklonu, čerpanie 10.0000.5100.00 SB, príloha č. 2). Pohyb spojovacích tyčí je úmerný krútiacemu momentu aplikovanému na hriadeľ vrtule vzhľadom na lopatky. Na náboji je nainštalovaná štandardná zátka, ktorá po roztočení gumového motora zaisťuje listy vrtule v požadovanej polohe. Zmena stúpania pri zväčšení priemeru o 25 mm je 5 0, čo pri R lopatke = 200 mm mení stúpanie zo 670 mm na 815 mm. Na výrobu dielov boli použité malorozmerové guľkové ložiská a vysokopevnostné materiály D16T, ZOKHGSA, 65S2VA, 12x18N10T a uhlíkové vlákna.
4. Popis modelu lietadla
Samotný dizajn modelu je prezentovaný na výkrese 10.0000.5000.00СБ. (Príloha č. 1.7)
Zostava pozdĺžneho krídla pozostáva z dvoch nosníkov z uhlíkových vlákien s premenlivým prierezom, karbónového kesónu a prednej a zadnej hrany z uhlíkových vlákien.
Priečna súprava pozostáva z rebier vyrobených z balzy, potiahnutých zhora a zospodu karbónovými vláknami s hrúbkou 0,2 mm. Na krídle je použitý profil Andryukov. Ťažisko sa nachádza na 54 % MAR.
Celá sada je zostavená pomocou epoxidovej živice. Krídlo je potiahnuté syntetickým papierom (polyester) na smalte. Pre ľahkú prepravu má krídlo priečny konektor s upevňovacími bodmi. Stabilizátor a plutva sú riešené podobne ako krídlo.
Trup sa skladá z dvoch častí. Predná silová časť je tvorená trubkou z SVM (Kevlar) a pylónom z uhlíkových vlákien, v ktorom je nainštalovaný programový mechanizmus (časovač) a vysielač na vyhľadávanie modelu, vlepené sú silové rámy z hliníkovej zliatiny D16T. pred a zad.
Chvostová časť je kužeľová a tvoria ju 2 vrstvy vysokopevnostnej hliníkovej fólie D16T hrúbky 0,03 mm, medzi ktorými je nalepená vrstva uhlíkovej tkaniny na epoxidovej živici. Na konci chvosta sa nachádza plošina na uchytenie stabilizátora a mechanizmus na opätovné vyváženie a pristátie modelu.
Model využíva gumené motory z gumy FAI “Super sport”, pozostávajúce zo 14 krúžkov s prierezom 1/8 //
Použitie v tejto triede modelov mechanizmu, ktorý umožňuje súčasnú zmenu priemeru a stúpania vrtule v závislosti od krútiaceho momentu gumového motora, umožnilo zvýšiť účinnosť vrtule, čo malo za následok zvýšenie záberu. mimo nadmorskej výšky modelu o 10-12 metrov sa dĺžka letu zvýšila o 35-40 sekúnd v porovnaní s inými modelmi a zlepšila sa aj stabilita letu. A ako výsledok - víťazstvo v súťažiach.
Záver
Záver: Princíp premeny translačného pohybu na rotačný pohyb vlastný tejto konštrukcii je možné použiť v prípadoch, keď nie je možné použiť jednoduché pákové mechanizmy.
Praktické odporúčania: Podobný mechanizmus možno použiť na pohon krídielok riadenej strely. Translačný pohyb ťahu vo vnútri krídla, pozdĺž odtokovej hrany, sa premieňa na rotačný pohyb krídielka. Použitie iných mechanizmov je pomerne náročné z dôvodu nízkej konštrukčnej výšky profilu krídla v oblasti umiestnenia krídelka a vzdialenosti krídelka od tela rakety.
Na príklade návrhu jednoduchého mechanizmu na zvýšenie účinnosti môžeme teda uvažovať o otázkach vytvorenia pokročilejších mechanizmov premeny uhľovodíkovej energie na mechanickú tepelnú a elektrickú energiu, ktorá v moderných podmienkach zníži úroveň emisií škodlivých látok do atmosféry. a zlepšiť stav životného prostredia a ľudského zdravia.
Zoznam literatúry, softvéru
1.A.A.Bolonkin. Teória letu lietajúcich modelov, vyd. DOSAAF 1962
2.E.P.Smirnov, Ako navrhnúť a postaviť lietajúci model lietadla, ed. DOSAAF 1973
3. Schmitz F.V. Aerodynamika nízkych rýchlostí, vyd. DOSAAF 1961
4. Dizajn bol realizovaný v programe Compass V-11
Príloha 1.
Dodatok 2.
Dodatok 3.
Vrtuľa v krúžku
Amatérski konštruktéri snežných skútrov, vzduchových člnov, lietadiel a iných vozidiel využívajúcich vrtule často riešia dilemu dosiahnutia prijateľného ťahu s malými rozmermi inštalácie vrtuľového motora. Jedným zo spôsobov, ako zvýšiť ťah bez zväčšenia priemeru vrtule, je zvýšiť počet lopatiek. Zvýšenie počtu lopatiek z 2 na 4 teda vedie k zvýšeniu ťahu vrtule o 70 – 80 %. Ale v tomto prípade účinnosť vrtule klesá, takže je potrebný motor s dvojnásobným výkonom. Jedným zo spôsobov zvýšenia statického ťahu vrtule bez zvýšenia výkonu motora je použitie prstencového nástavca. V tomto prípade sa statický ťah zvýši 1,2-krát, čo zodpovedá zväčšeniu priemeru vrtule o 30 %.
Lopatky rotora, ktoré sa otáčajú, zachytávajú vzduch a vrhajú ho v smere opačnom k pohybu. Pred skrutkou sa vytvorí zóna nízkeho tlaku a za skrutkou vysoký tlak. Otáčanie listov vrtule vedie k tomu, že ním vyvrhované vzduchové hmoty nadobúdajú obvodový a radiálny smer a tým sa spotrebúva časť energie dodanej do vrtule.
Komplex vrtuľovej vodiacej dýzy má množstvo špecifických výhod spojených s pôsobením dýzy:
1. Cirkulácia prichádzajúceho prúdu, ktorý sa vyskytuje okolo profilu dýzy, uvoľňuje skrutku a posúva časť zarážky komplexu na dýzu.
2. Keď komplex pracuje v šikmom prúdení, dýza vytvára rýchlostné pole pred vrtuľou, vyrovnáva ju takmer koaxiálne s vrtuľou, pričom zachováva hodnotu rýchlosti prítoku. V dôsledku toho má skosenie prichádzajúceho prúdu malý vplyv na vrtuľu.
3. Tlakový rozdiel na výtlačnej a sacej strane listov vrtule bez trysky, ktorý určuje užitočnú činnosť vrtule, sa zmenšuje prúdením na koncoch listov (ako na krídle lietadla). Prítomnosť dýzy zabraňuje takémuto pretečeniu, prakticky eliminuje koncové straty a tým zvyšuje účinnosť komplexu.
Vo všeobecnosti môže byť účinnosť komplexu o 20% vyššia ako účinnosť skrutky bez nadstavca.
Tryska je krúžok zakrývajúci vrtuľu. Úsek dýzy pozdĺž osi vrtule má krídlový profil s vypuklým povrchom smerujúcim k vrtuli (obr. 1).
Vďaka skoseniu prúdenia vzduchu profil dýzy obteká pod určitým uhlom nábehu. V dôsledku toho vzniká zdvíhacia sila Cy a prítlačná sila P. Účinnosť dýzy výrazne závisí od prevádzkového režimu pohonného komplexu. Pri rozbehu, keď vrtuľa vytvára veľký ťah pri nízkej rýchlosti lietadla, je teda skosenie prúdenia na vstupe dýzy dosť veľké, čo vedie k odľahčovaniu lopatiek. Profilový odpor dýzy pri nízkej rýchlosti je malý. Pri vysokých rýchlostiach sa však sklon prúdenia znižuje a odpor profilu sa prudko zvyšuje. Účinnosť trysky klesá.
Medzera medzi špičkou listu vrtule a tryskou je 1-2% polomeru vrtule. Pri väčšej medzere účinnosť komplexu približne zodpovedá účinnosti závitovky bez trysky. Pri menšej medzere je ťažké zabezpečiť nerušenú rotáciu skrutky v dôsledku vibrácií a teplotných deformácií zložitých častí.
Tryska vytvára rovnomernejšie zaťaženie motora. Znížením škodlivých účinkov šikmého prúdenia na vrtuľu dýza znižuje premenlivé zaťaženie listov a hriadeľa vrtule a slúži ako druh tlmiča pri bočných nárazoch vetra. Nástavec tiež slúži na ochranu vrtule pred poškodením a robí prevádzku plavidla bezpečnejšou.
Výpočet trysky je pomerne komplikovaný. Rovnako ako výpočet vrtule často v praxi nedáva vypočítané výsledky. Preto je jednoduchšie vybrať trysku experimentálne.
Nižšie sú uvedené parametre štvorlistového pohonného systému „vrtuľka v kruhu“ v porovnaní s dvoj a štvorlistými vrtuľami bez prídavných zariadení.
|
F (prsteň) |
||||||
Skrutky môžu byť ťahacie alebo tlačné. Prvý typ vrtule je inštalovaný pred trupom a krídlom, druhý typ vrtule je inštalovaný v ich chvostovej časti. Z dispozičných dôvodov sa prevládali trakčné skrutky. Pri výbere typu vrtule musíte počítať aj s tým, že odletujúce kusy ľadu pri zamrznutí lietadla môžu poškodiť listy vrtule umiestnené za krídlom a trupom.
Na vysokovýkonné motory je výhodné inštalovať dve vrtule otáčajúce sa v rôznych smeroch. Takéto skrutky sa nazývajú koaxiálne.
Použitie koaxiálnych vrtúľ umožňuje nielen preniesť väčší výkon z hriadeľa motora, ale znížením strát v dôsledku krútenia prúdu vzduchu získať o niečo vyššiu účinnosť v porovnaní s jednou vrtuľou.
Okrem toho koaxiálne vrtule, rotujúce v rôznych smeroch, nevytvárajú takmer žiadny reakčný moment, čo je veľmi dôležité pre zabezpečenie bočného vyváženia lietadla.
Najjednoduchším typom je pevná vrtuľa (FPH), v ktorej sú náboj a listy organicky neporušené. Materiálom na výrobu takýchto skrutiek je najčastejšie drevo. Takéto vrtule sa v súčasnosti používajú iba na ľahkých lietadlách. Pretože uhol inštalácie pevnej vrtule sa počas letu nemení, takáto vrtuľa bude užitočná len pri lietaní vo veľmi obmedzenom rozsahu rýchlostí. V ostatných prípadoch je účinnosť vrtule nízka.
Vrtule, v ktorých je možné meniť uhol inštalácie listov za letu, sa nazývajú vrtule s premenlivým stúpaním (VPS). Listy takýchto vrtúľ sa môžu otáčať vzhľadom na ich pozdĺžne osi automaticky alebo podľa vôle pilota, čím sa mení uhol inštalácie.
Na zníženie odporu pri poruche motora za letu sa používajú lopatkové vrtule s premenlivým stúpaním, ktorých listy sa pomocou špeciálneho pohonu podľa vôle pilota nastavia do polohy najmenšieho odporu, keď je vrtuľa zastavil. To sa dosiahne uhlom inštalácie čepele 83-85°.
Brzdové alebo reverzné skrutky sú v posledných rokoch široko používané. Otočné vrtule sú vysokotlakové vrtule so zariadeniami, ktoré umožňujú inštaláciu listov tak, aby vrtuľa pri otáčaní vyvíjala negatívny ťah. Prítomnosť negatívneho ťahu umožňuje skrátiť dĺžku chodu po pristátí, zvýšiť uhol kĺzania a zvýšiť manévrovateľnosť lietadla pri pohybe na zemi.
Uhol inštalácie lopatiek VPSH je možné meniť mechanickými, hydraulickými a elektrickými pohonmi.
Mechanická vrtuľa je vrtuľa, v ktorej otáčanie lopatiek do určitého uhla vykonáva buď pilot, alebo sily, ktoré vznikajú pri prevádzke vrtule a menia sa pri zmene prevádzkového režimu. Niekedy sa takéto vrtule nazývajú aeromechanické vrtule. Sú široko používané na ľahkých lietadlách.
U hydraulických vrtúľ s premenlivým stúpaním sa uhol lopatiek mení pomocou hydromotora pod vplyvom tlaku oleja. Tlak vytvára čerpadlo poháňané leteckým motorom. Na pohon čerpadla sa používa olej na mazanie motora (neautonómna vrtuľa), ako aj olej, ktorý nie je súčasťou systému mazania motora (autonómna vrtuľa).
Zmenu uhla inštalácie lopatiek je možné vykonať pomocou piestového alebo ozubeného hydromotora. Môže byť jeden prevodový motor na vrtuľu alebo jeden pre každý list.
V oboch prípadoch rotačný pohyb hydraulického motora pomocou mechanického prevodu roztáča lopatky.
Prenos z pohyblivého prvku piestového motora na čepeľ sa vykonáva dvoma spôsobmi:
piest prenáša pohyb na držiak - traverzu alebo vodítko, spojené s excentricky uloženým prstom na čepeli alebo skle, v ktorom je čepeľ pripevnená (obr. 114). Niekedy sú piest a lopatka spojené pomocou spojovacích tyčí;
Postupne sa pohybujúci piest posúva kolíkom inštalovaným v skrutkovom výreze klietky. Prst, ktorý sa pohybuje pozdĺž výrezu v klipe, ho otáča. Tento pohyb sa prenáša na lopatky cez kužeľové ozubené koleso.
Hydraulické skrutky môžu byť vyrobené pomocou reverzných, priamych a dvojitých vzorov.
Vrtuľa reverznej konštrukcie je vrtuľa, v ktorej sa listy otáčajú malým stúpaním pod vplyvom momentu priečnych zložiek odstredivých síl lopatiek Mtsb a veľkým stúpaním - pod vplyvom momentu Mmech vytvoreného napr. hydraulický mechanizmus (obr. 114, a). Keď sa zastaví prívod oleja alebo sa poruší tesnosť systému, listy vrtule sa vplyvom stanovených odstredivých síl otáčajú na minimálny sklon. V dôsledku toho sa motor počas letu roztočí, t.j. počet otáčok sa prudko zvýši nad maximálne prípustné otáčky. Pilot bude musieť vypnúť motor, aby nedošlo k zničeniu motora.
Priama vrtuľa je vrtuľa, v ktorej sa listy otáčajú o malé stúpanie pôsobením momentu M mech vytvoreného hydraulickým mechanizmom a o veľké stúpanie - pod vplyvom rozdielu momentov odstredivých síl protizávažia M pr odstredivých síl lopatiek M cb (obr. 114, b). Pri zastavení prívodu oleja sa listy takejto vrtule nastavia na maximálne (pracovné) stúpanie. Pri rovných skrutkách nie je odvíjanie nebezpečné.
Hmotnosť takýchto skrutiek je väčšia ako hmotnosť skrutiek s reverzným dizajnom, ale jej výhodou je schopnosť získať určitý výkon (až 70% maxima) pri zastavení prívodu oleja do skrutky.
Dvojokruhová vrtuľa je vrtuľa, ktorej listy sú nastavené na malé stúpanie pod vplyvom momentu M mech vytvoreného hydraulickým mechanizmom a momentu odstredivých síl listov M cb a na veľké stúpanie - len pomocou hydraulického mechanizmu (obr. 114, c).
Aby sa listy vrtule s dvojitým vzorom neotáčali na malé stúpanie v prípade poruchy systému prívodu oleja, je k dispozícii mechanizmus nazývaný zámok stúpania. Ak dôjde k prerušeniu dodávky oleja, poistka rozstupu zablokuje olej vo veľkej dutine rozstupu skupiny valcov vrtule, čím sa listy zafixujú na sklone, v ktorom sa list nachádzal v čase nehody. Zámok rozstupu môže byť inštalovaný aj na skrutku reverzného okruhu, ale len s dvojkanálovým prívodom oleja do skrutky.
Elektrické vrtule s premenlivým stúpaním. Listy týchto vrtúľ sa pomocou elektromotorov natáčajú do požadovaného uhla. Na jednu vrtuľu môže byť inštalovaný jeden alebo niekoľko elektromotorov (podľa počtu lopatiek); v druhom prípade sú lopatky mechanicky spojené na synchronizáciu otáčania. Niektoré vrtule majú elektromotor namontovaný na leteckom motore a pohyb lopatiek sa prenáša pomocou diferenciálu. Elektromotory sú vždy reverzibilné, pretože nože sa musia otáčať v oboch smeroch. Motory dostávajú elektrickú energiu z hlavnej siete lietadla. Elektromotory poháňajúce listy vrtule sú vybavené koncovými spínačmi, ktoré vypínajú motory v momente, keď sa listy vytočia na maximálne malé alebo veľké stúpanie.
Použitá literatúra: „Fundamentals of Aviation“ autori: G.A. Nikitin, E.A. Bakanov
Stiahnite si abstrakt: Nemáte prístup k sťahovaniu súborov z nášho servera.
Predtým, ako boli vyvinuté prúdové motory, mali všetky lietadlá vrtule, to znamená vrtule poháňané spaľovacími motormi ako automobily.
Všetky listy vrtule majú tvar prierezu podobný krídlu lietadla. Keď sa vrtuľa otáča, vzduch prúdi okolo prednej plochy každej lopatky rýchlejšie ako zadnej. A ukazuje sa, že pred vrtuľou je menší tlak ako za ňou. To vytvára ťažnú silu smerujúcu dopredu. A veľkosť tejto sily je tým väčšia, čím vyššia je rýchlosť otáčania vrtule.
(Obrázok vyššie) Prúd vzduchu sa pohybuje rýchlejšie pozdĺž vodiacej plochy rotujúceho listu vrtule. Tým sa zníži tlak vzduchu vpredu a lietadlo sa pohne dopredu.
Lietadlo poháňané vrtuľou vzlieta do vzduchu vďaka ťahu generovanému rotáciou vrtuľových listov.
Konce rotujúcich listov vrtule opisujú vo vzduchu špirálu. Množstvo vzduchu, ktoré vrtuľa pretlačí, závisí od veľkosti lopatiek a rýchlosti otáčania. Dodatočné listy a výkonnejšie motory môžu zvýšiť užitočný výkon vrtule.
Prečo majú listy vrtule skrútený tvar?
Ak by boli tieto listy ploché, vzduch by sa rovnomerne rozložil po ich povrchu, čo by spôsobovalo len odpor otáčaniu vrtule. Ale keď sú lopatky zakrivené, prúd vzduchu v kontakte s ich povrchom nadobúda svoj vlastný smer v každom bode na povrchu lopatky. Tento tvar čepele umožňuje efektívnejšie prerezávať vzduch a udržiavať najpriaznivejší pomer medzi trakčnou silou a odporom vzduchu.
Vrtule s premenlivým uhlom. Uhol, pod ktorým je lopatka inštalovaná v náboji rotora, sa nazýva počiatočný uhol kužeľa. Na niektorých lietadlách je možné tento uhol zmeniť a tak urobiť najužitočnejšiu prevádzku vrtule pri rôznych letových podmienkach, to znamená pri štarte, stúpaní alebo pri cestovnom lete.
