Légcsavar
Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2022. június 17-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 2 szerkesztést igényelnek .A propeller (propeller) ( eng. propeller , a propellere szóból - „hajt előre” [1] ) egy lapátos légcsavar , amely forgás közben tolóerőt hoz létre a levegő bizonyos járulékos sebességgel történő visszalövellésével [2] , amelyet a motor hajt meg és átalakítja a nyomatékot . vonóerő .
Azoknak a légcsavaroknak, amelyek (a meghajtási funkciókon kívül) további vagy egyéb funkciókat látnak el, speciális elnevezéseik vannak: rotor , főrotor , főrotor ( forgószárnyú repülőgép ), farokrotor , fenesztron , járókerék , ventilátor , szélgenerátor , propfan .
A légcsavar légcsavarként használható repülőgépekhez ( repülőgépekhez , autogirókhoz , ciklogirókhoz (ciklokopterek) és dugattyús és turbópropellermotoros helikopterekhez ) , valamint azonos kapacitással ekranoplanokhoz , motoros szánokhoz , légi vitorlázógépekhez és légpárnás járművekhez .
Giroplánokban és helikopterekben a légcsavart főrotorként, helikoptereknél pedig farokrotorként is használják.
A propellerként működő légcsavar a motorral együtt egy propeller egységet (VMU) alkot, amely az erőmű részét képezi .
Specifikációk
A forgó légcsavarlapátok felfogják a levegőt, és a mozgással ellentétes irányba dobják el. A csavar előtt alacsony nyomású zóna, a csavar mögött pedig megnövelt nyomás jön létre.
- A használat módjától függően a légcsavarok húzásra és tolásra oszthatók (az első a motor előtt, a második mögött található)
- A lapátok osztásszögének változtatási lehetőségétől függően a légcsavar fix és változtatható állású légcsavarokra oszlik.
A meghatározó tényezők a csavar átmérője és menetemelkedése . A csavar menetemelkedése annak a képzeletbeli távolságnak felel meg, amelyet a csavar egy fordulat alatt összenyomhatatlan közegbe csavarozva el fog mozdulni. Vannak olyan légcsavarok, amelyek képesek megváltoztatni a pályát mind a földön, mind repülés közben. Ez utóbbiak az 1930-as évek végén terjedtek el, és szinte minden repülőgépen (kivéve néhány ultrakönnyűt) és helikopteren használják. Az első esetben a menetemelkedést arra használják, hogy nagyobb tolóerőt hozzanak létre széles fordulatszám-tartományban a maximális teljesítményének megfelelő enyhén változó (vagy változatlan) motorfordulatszámon, a második esetben - a főrotor sebességének gyors megváltoztatásának lehetetlensége miatt. .
A légcsavarlapátok forgása pörgő hatást vált ki a repülőgépen, melynek okai a következők:
- A légcsavar reaktív momentuma . Bármelyik légcsavar, amely egy irányba forog, hajlamos a gépet gurítani vagy az ellenkező irányba fordítani a helikoptert. Emiatt aszimmetria keletkezik a repülőgép oldalirányú irányításában. Például egy bal oldali légcsavarral rendelkező repülőgép sokkal könnyebben és gyorsabban tud jobbra fordulni, átfordulni és gurulni, mint balra. Ugyanez a sugárnyomaték az egyik oka annak, hogy a gép a futás elején ellenőrizetlenül oldalra fordul .
- A propellersugár elcsavarodása . A légcsavar forgatja a légáramot, ami a jobb és bal oldali síkok és farokfelületek aszimmetrikus légáramlását, jobb és bal oldali eltérő szárnyemelést, valamint a vezérlőfelületek légáramlásbeli eltérését is okozza. Az áramlás aszimmetriája jól látható a légi vegyi munkákban, ha megfigyeljük a permetezett anyag mozgását
- A propeller giroszkópos nyomatéka . Minden gyorsan forgó testnek van giroszkópos momentuma ( top hatás ), amely abból áll, hogy meg akarja őrizni pozícióját a térben. Ha erőszakosan megdönti a giroszkóp forgástengelyét bármilyen irányba, például felfelé vagy lefelé, akkor az nemcsak ellensúlyozza ezt az eltérést, hanem a hatásra merőleges irányba megy, azaz ebben az esetben a jobb vagy a bal. Tehát, amikor az emelkedési szög állandó repülés közben változik, a repülőgép hajlamos önállóan irányt váltani, és a kanyar elején a repülőgép hajlamos önállóan megváltoztatni a dőlésszöget.
- A légcsavar körüli aszimmetrikus áramlás okozta nyomaték. Repülés közben a légcsavar tengelye a támadási szög miatt eltérül a szembejövő áramlás irányától. Ez oda vezet, hogy a leszálló penge nagyobb ütési szögben áramlik körbe, mint a felszálló. A propeller jobb oldala nagyobb tolóerőt generál, mint a bal oldal. Így balra fordulási pillanat jön létre. Ennek a pillanatnak lesz a legnagyobb értéke a motor maximális működési módjánál és a maximális támadási szögnél
A fordulás mind a 4 oka - a reaktív nyomaték, a sugár hatása, a giroszkópos nyomaték és a légcsavar körüli aszimmetrikus áramlás mindig egy irányba hat, balra forgó légcsavarral jobbra fordítják a repülőgépet, egy jobb forgású propeller - balra. Ez a hatás különösen erős, 1 hajtóműves repülőgépeken jelentkezik felszállás közben, amikor a repülőgép alacsony előremeneti sebességgel halad és a légkormányok hatékonysága alacsony. A sebesség növekedésével a fordulási nyomaték gyengül a kormányok hatékonyságának hirtelen növekedése miatt.
A fordulási nyomaték kompenzálására minden repülőgépet aszimmetrikusan alakítanak ki, legalábbis eltérítik a kormányt a repülőgép központi építési tengelyétől.
A giroszkópos hatás mellett a 3 hátrány közül kettőben nincsenek koaxiális légcsavarok .
A sugárhajtású és giroszkópos nyomaték minden turbóhajtóműben is megtalálható, és figyelembe veszik a repülőgép tervezésénél. A helikopter légcsavar reaktív nyomatékának kompenzálásához olyan farokrotort kell használni, amely megakadályozza a törzs forgását, vagy több rotort (általában 2) kell használni.
Hatékonyság
A légcsavar hatékonysága ( Efficiency ) a repülőgép mozgással szembeni ellenállásának leküzdésére fordított hasznos teljesítmény és a hajtómű teljesítményének aránya. Minél közelebb van a hatásfok az 1-hez, annál hatékonyabban fogyasztja el a motor teljesítményét, és annál nagyobb sebességet vagy teherbírást tud kifejleszteni azonos teljesítmény- tömeg arány mellett .
Pozitívumok és negatívumok
A modern légcsavarok hatásfoka eléri a 82-86%-ot, ami nagyon vonzóvá teszi őket a repülőgép-tervezők számára. A turboprop erőművel felszerelt repülőgépek sokkal gazdaságosabbak , mint a sugárhajtóműves repülőgépek. A propellernek azonban vannak korlátai is, mind konstrukciós, mind működési szempontból. E korlátozások közül néhányat az alábbiakban ismertetünk.
- "Záró hatás". Ez a hatás vagy a légcsavar átmérőjének növekedésével, vagy a forgási sebesség növekedésével jelentkezik, és a tolóerő növekedésének hiányában fejeződik ki a propellerre átvitt teljesítmény növekedésével. A hatás azzal jár, hogy a légcsavar lapátjain transzonikus és szuperszonikus légáramlású szakaszok jelennek meg (hullámkrízis).
Ez a jelenség jelentős korlátozásokat támaszt a légcsavaros erőművel rendelkező repülőgépek műszaki jellemzői tekintetében. Különösen a modern légcsavaros repülőgépek általában nem érhetik el a 650–700 km/h-nál nagyobb sebességet. A leggyorsabb propeller hajtású repülőgép, a Tu-95 bombázó 920 km/h maximális sebességgel rendelkezik, ahol a reteszelő hatás problémáját 2, egymással ellentétes irányban forgó, elfogadható lapátméretű koaxiális propeller alkalmazásával oldották meg. - Fokozott zaj . A modern repülőgépek zajszintjét jelenleg az ICAO szabványai szabályozzák . A klasszikus kialakítású propeller nem felel meg ezeknek a szabványoknak. Az új típusú kardlapátos légcsavarok kevesebb zajt keltenek, de az ilyen lapátok nagyon bonyolultak és költségesek a gyártásuk.
Történelem
A propeller ötlete az arkhimédeszi csavarból származik .
Ismeretes Leonardo Da Vinci rajza , amely egy főrotoros helikopter prototípusát ábrázolja . A csavar még mindig úgy néz ki, mint Arkhimédész.
1754 júliusában Mihail Lomonoszov egy repülőtéri modellt mutatott be. Rajta a pengék már le vannak lapítva, ami közelebb hozza őket a modern megjelenéshez. Úgy gondolják, hogy Lomonoszov egy kínai gyerekjáték képét használta - egy bambusz helikoptert .
Ígéretes fejlesztések
A repülőgép-tervezők bizonyos technikai trükkökhöz mennek, hogy egy olyan hatékony hajtómű, mint a légcsavar, helyet kapjon a jövő repülőgépén.
- A blokkoló hatás leküzdése. A világ legerősebb NK-12 turbólégcsavaros motorján az erőmű nyomatéka két különböző irányba forgó koaxiális propeller között oszlik meg.
- A kardpengék használata. A vékony kard alakú lapátokkal ellátott, többlapátos légcsavar lehetővé teszi a hullámválság késleltetését és ezáltal a maximális repülési sebesség növelését. Ilyen műszaki megoldást valósítanak meg például az AN-70 repülőgépek SV-27 koaxiális propfanján
- Szuperszonikus légcsavarok fejlesztése. Ezek a fejlesztések már évek óta zajlanak, de nem vezetnek valódi technikai megvalósításhoz. A szuperszonikus légcsavar lapátja rendkívül összetett formájú, ami megnehezíti az erősségének kiszámítását. Ezenkívül a kísérleti szuperszonikus légcsavarok nagyon zajosnak bizonyultak.
- Járókerék . A légcsavar következtetése az aerodinamikai gyűrűben. Nagyon ígéretes irány, mivel lehetővé teszi a kések körüli végáramlás csökkentését, a zaj csökkentését és a biztonság növelését (megvédi az embereket a sérülésektől). Maga a gyűrű súlya azonban korlátozza az ilyen tervezési megoldások légi közlekedésben való széles körű elterjedését. De motoros szánokon, léghajókon, légpárnákon és léghajókon a járókerék gyakran látható
- Fan . Csakúgy, mint a járókerék, gyűrűbe van zárva, de ezen kívül van bemeneti és néha kimeneti vezetőlapátja is. A vezetőlapát egy rögzített lapátok (állórész) rendszere, amely lehetővé teszi a ventilátor rotorjába belépő légáramlás szabályozását, és ezáltal annak hatékonyságának növelését. Széles körben használják a modern repülőgép-hajtóművekben
Lásd még
Irodalom
- Propeller // Nagy Szovjet Enciklopédia : [30 kötetben] / ch. szerk. A. M. Prohorov . - 3. kiadás - M . : Szovjet Enciklopédia, 1969-1978.
- propeller // Encyclopedia "Technique". . — 2006. . // Enciklopédia "Technika". — M.: Rosman. 2006.
- propeller // Encyclopedia "Technique". . — 2006. . // Repülés: Encyclopedia. - M .: Nagy orosz enciklopédia. G. P. Szviscsev főszerkesztő. 1994.
Jegyzetek
- ↑ Akadémiai kisszótár . Az eredetiből archiválva : 2021. december 21.
- ↑ Nagy enciklopédikus politechnikai szótár .
 Szótárak és enciklopédiák | |
|---|---|
| Bibliográfiai katalógusokban |
|