Flypropel: navn, klassifikation og egenskaber

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Grundlaget for luftbevægelser på aerodynamikkens principper er tilstedeværelsen af en kraft, der modvirker luftmodstand i flyvning og tyngdekraft. Alle moderne fly, med undtagelse af svævefly, har en motor, hvis kraft omdannes til denne kraft. Mekanismen, der omdanner rotationen af kraftværkets aksel til tryk, er flyets propel.

Propellerbeskrivelse

Flypropel er en mekanisk enhed med blade, der roteres af en motoraksel og skaber fremdrift til flyets bevægelse i luften. Ved at vippe bladene kaster propellen luft tilbage, hvilket skaber et område med lavt tryk foran den og højt tryk bagved. Næsten alle mennesker på jorden havde mindst én gang i deres liv mulighed for at se denne enhed, så adskillige videnskabelige definitioner er ikke nødvendige. Propellen består af blade, et nav forbundet til motoren gennem en speciel flange, balanceringsvægte placeret på navet, en mekanisme til ændring af propellens stigning og en kåbe, der dækker navet.

Andre navne

Hvad er et andet navn for en flypropel? Historisk set var der to hovednavne: den egentlige propel og propellen. Men senere dukkede andre navne op, der fremhævede enten designfunktioner eller yderligere funktioner tildelt denne enhed. Specifikt:

• Fenestron. En skrue indsat i en speciel kanal i halen af en helikopter.
• Impeller. En skrue indkapslet i en speciel ring.
• Propfan. Disse er pilformede eller sabelformede skruer i to rækker med reduceret diameter.
• Windfan. Nød backup strømforsyningssystem fra den modkørende luftstrøm.
• Rotor. Dette kaldes nogle gange hovedrotoren i en helikopter og nogle andre.

Propellerteori

I sin kerne er enhver flypropel en slags bevægelige vinger i miniature, der lever efter de samme aerodynamiske love som vingen. Det vil sige, at de bevæger sig i det atmosfæriske miljø, skaber bladene på grund af deres profil og hældning en luftstrøm, som er flyets drivkraft. Styrken af dette flow afhænger ud over den specifikke profil af propellens diameter og hastighed. Samtidig er afhængigheden af tryk på omdrejninger kvadratisk og af diameter - endda til 4. grad. Den generelle trykformel er som følger: P=αρn²D^4hvor:

• α – propeltrykkoefficient (afhænger af bladenes design og profil);
• ρ - lufttæthed;
• n - antal omdrejningerskruer;
• D er skruens diameter.

Det er interessant at sammenligne med ovenstående formel, en anden afledt af den samme skrueteori. Dette er den nødvendige effekt for at sikre rotation: T=Βρn³D^{5, hvor Β er den beregnede effektfaktor for propellen.}

Sammenligning af disse to formler kan ses, at ved at øge flypropellens hastighed og øge propellens diameter, vokser den nødvendige motorkraft eksponentielt. Hvis trykniveauet er proportion alt med kvadratet af omdrejningerne og 4. potens af diameteren, så stiger den nødvendige motoreffekt allerede i forhold til terningen af omdrejningerne og 5. potens af propeldiameteren. Efterhånden som motorkraften stiger, stiger dens vægt også, hvilket kræver endnu mere tryk. Endnu en ond cirkel i flyindustrien.

Propellerspecifikationer

Enhver propel installeret på et fly har følgende egenskaber:

• Skruediameter.
• Geometrisk træk (trin). Dette udtryk refererer til den afstand, som skruen ville tilbagelægge og støde ind i en teoretisk fast overflade på én omdrejning.
• Slidbane - den faktiske afstand tilbagelagt af propellen i én omdrejning. Denne værdi afhænger naturligvis af hastigheden og omdrejningsfrekvensen.
• Bladevinkel - vinklen mellem planet og propellens faktiske stigning.
• Klingeform – De fleste moderne klinger er sabelformede, buede.
• Klingeprofil - tværsnittet af hver klinge har som regel en vingeform.
• Mean blade akkord –geometrisk afstand mellem for- og bagkant.

Samtidig er hovedkarakteristikken ved en flypropel dens fremdrift, det vil sige, hvad den er nødvendig til.

Dignity

Fly, der bruger en propel som propel, er meget mere økonomiske end deres turbojet-pendanter. Virkningsgraden når op på 86 %, hvilket er en uopnåelig værdi for jetfly. Dette er deres største fordel, som faktisk satte dem i drift igen under oliekrisen i 70'erne i forrige århundrede. På korte afstande er hastigheden ikke kritisk sammenlignet med økonomien, så de fleste regionale luftfartsfly er propeldrevne.

Flaws

Propellerfly har også ulemper. Først og fremmest er disse rent "kinetiske" ulemper. Under rotation har flyets propel, der har sin egen masse, en effekt på flyets krop. Hvis knivene for eksempel roterer med uret, så har huset en tendens til henholdsvis at rotere mod uret. De turbulenser, der skabes af propellen, interagerer aktivt med flyets vinger og empennage, hvilket skaber forskellige strømme til højre og venstre, hvorved flyvebanen destabiliseres.

Endelig er den roterende propel en slags gyroskop, det vil sige, at den har en tendens til at bevare sin position, hvilket gør det vanskeligt at ændre flyvebanen for luftret. Disse mangler ved flypropellen har været kendt i lang tid, og designere har lært at håndtere dem ved at indføre en vis asymmetri i udformningen af selve skibene eller deres kontrolflader (ror, spoilere osv.). Retfærdigvis skal det bemærkes, at jetmotorer også har lignende "kinetiske" mangler, men i noget mindre omfang.

Den såkaldte låseeffekt kan også tilskrives minusserne, når en forøgelse af flypropellens diameter og rotationshastighed til visse grænser ophører med at give en effekt i form af en forøgelse af trykkraften. Denne effekt er forbundet med udseendet i visse sektioner af bladene af luftstrømme med nær- eller supersonisk hastighed, hvilket skaber en bølgekrise, det vil sige dannelsen af luftchok. Faktisk overvinder de lydgrænsen. I denne henseende overstiger den maksimale hastighed for fly med en propel ikke 650-700 km/t.

Måske var den eneste undtagelse Tu-95 bombeflyet, som når hastigheder på op til 950 km/t, det vil sige næsten lydhastighed. Hver af dens motorer er udstyret med to koaksiale propeller, der roterer i modsatte retninger. Nå, det sidste problem ved propeldrevne fly er deres støj, som kravene til konstant skærpes af luftfartsmyndighederne.

Klassificering

Der er mange måder at klassificere flypropeller på. De er opdelt i grupper afhængigt af det materiale, de er lavet af, på formen af knivene, deres diameter, mængde samt en række andre.egenskaber. Det vigtigste er dog deres klassificering efter to kriterier:

• Først - der er propeller med variabel stigning og fast stigning.
• For det andet - der er trækkende og skubbede skruer.

Den første er installeret foran på flyet, og den anden henholdsvis bagerst. Et fly med en pusherpropel opstod tidligere, men så var det glemt i nogen tid og dukkede først relativt for nylig op på himlen igen. Nu er dette layout meget brugt på små fly. Der er endda ret eksotiske muligheder, udstyret med både trække- og skubbeblade på samme tid. Et fly med en bagpropel har en række fordele, hvoraf de vigtigste er dets højere løft-til-træk-forhold. Men på grund af manglen på ekstra luftstrøm fra propellen har vingen de værste start- og landingsegenskaber.

Variable Pitch Screws

Variable pitch-propeller er installeret på næsten alle moderne mellemstore og store fly. Med en stor klingestigning opnås meget tryk, men hvis motorhastigheden er ret lav, vil accelerationen være ekstrem langsom. Dette minder meget om situationen med en bil i højere gear og prøver at starte.

Høj hastighed og lille propelstigning skaber fare for at gå i stå og falde til nul. Derfor ændrer banen sig konstant under flyvningen. Nu sker det ved automatisering, men førhen måtte piloten selv konstant overvåge dette manuelt.justere vinklen. Mekanismen til at ændre propellens stigning er en speciel bøsning med en drivmekanisme, der roterer bladene i forhold til rotationsaksen i den nødvendige grad.

Moderne udvikling i Rusland

Arbejdet med at forbedre enheder er aldrig stoppet. I øjeblikket udføres test af en ny propel af AB-112-flyet. Det vil blive brugt på Il-112V lette militærtransportfly. Dette er en 6-bladet propel med en virkningsgrad på 87%, en diameter på 3,9 meter og en omdrejningshastighed på 1200 rpm og en propel med variabel stigning. En ny klingeprofil er blevet udviklet, og dens design er blevet lettere.