Пропелер

Messerchmidt

Повітряний гвинт, пропелер - лопаткова машина (лопастной агрегат), що приводиться в обертання двигуном і призначений для перетворення потужності (обертового моменту) двигуна в тягу. Повітряний гвинт застосовується як рушійна сила для літаків, автожирів, цикложирів-циклокоптерів і вертольотів з поршневими і турбогвинтовими двигунами, а також в тій же якості - для екранопланів, аеросаней, аероглісерів і суден на повітряній подушці. У автожирів і вертольотів повітряний гвинт застосовується також в якості несучого гвинта, а у вертольотів ще й в якості рульового гвинта. В залежності від наявності можливості зміни кроку лопатей повітряний гвинт поділяються на гвинти фіксованого і змінного кроку. В залежності від способу використання повітряні гвинти діляться на тягнуть і штовхають.

Історія

Ідею повітряного гвинта ще в 1475 році запропонував Леонардо да Вінчі, а вперше примінив на практиці М.В.Ломоносов. В 1754 році він побудувавФайл:Фів.jpg модель приладу з повітряним гвинтом для метеодосліджень. Перші гвинти робили з дерева. В 20-х роках вони стали металевими (із дюралюмінію). З появою реактивних літаків пропелери відійшли на задній план. Але сьогодні, коли паливо стає все дорожче, конструктори згадали про більш економічніповітряні гвинти, придумали так звані гвинтовентилятори - пропелери з 8-12 тонкими лопатями. Порівняно із звичайними гвинтами вони меншого діаметру і ваги, набагато менше шумлять, а, головне, економлять майже третину палива.

Технічні параметри

Технічні параметри Визначальними технічними параметрами є діаметр і крок гвинта. Крок гвинта відповідає уявній відстані, на яку пересунеться гвинт, вгвинчуючись в нестисливе середовище за один оборот. Існують гвинти з можливістю зміни кроку як на землі, так і в польоті. Останні набули поширення в кінці 1930-х років.

Типи

Повітряні гвинти поділяються: по способі установки лопат – на гвинти незмінного, фіксованого й змінюваного кроку (можуть бути флюгерними або флюгерно-реверсивними); по механізму зміни кроку – з механічним, електричним або гідравлічним приводом; за схемою роботи – прямої або зворотної схеми; по конструкції – на одиночні, співвісні, дворядні, повітряні гвинти у кільці.

1) У повітряних гвинтах незмінного кроку лопати не повертаються навколо своїх осей.

2) Лопати повітряних гвинтів фіксованого кроку можуть бути встановлені під необхідним кутом перед польотом, але під час роботи вони не повертаються.

3) У повітряних гвинтах змінюваного кроку можна змінювати кут установки лопат за допомогою системи ручного керування або автоматично за допомогою регулятора частоти обертання. Регулятор підтримує задану частоту обертання двигуна, управляючи кроком за допомогою подачі масла через систему каналів у відповідні порожнини механізму керування повітряних гвинтах з гідравлічним приводом.

4) У флюгерного повітряного гвинта лопати можуть установлюватися по потоці для зменшення аеродинамічного опору при змушеній зупинці двигуна в польоті.

5) Лопати реверсивного та флюгерн-реверсивного повітряного гвинта можуть також установлюватися в таке положення, коли при його обертанні створюється негативна тяга, використовувана на посадці для скорочення довжини пробігу й маневрування на землі.

Механічні й електричні механізми зміни кроку володіють великий инерционностью й тому практично не використаються. Найпоширеніші В. в. з гідравлічним приводом. 1) У повітряних гвинтах з гідравлічним приводом прямої схеми лопати встановлюються на малий крок за допомогою зусиль, створюваних тиском масла, а на великий крок – відцентровими силами противаг. Такі повітряні гвинти застосовуються при потужностях двигуна до 2000 кВт.

2) При потужностях понад 2000 кВт значно зростає маса противаг, тому використовуються повітряні гвинти з воротної схеми, у яких лопати встановлюються на великий крок за допомогою зусиль, створюваних тиском масла, а на малий крок – відцентровими силами самих лопат.

- Одиночний гвинт має один ряд лопат;

- співвісний повітряний гвинт складається із двох одиночних гвинтів, установлених на співвісних валах й обертових у протилежні сторони,

- дворядний повітряний гвинт складається із двох одиночних гвинтів, розташованих один за іншим й обертових в одному напрямку.

- повітряний гвинт у кільці має профільоване кільце, завдяки якому створиться доповююча тяга; ефективна на малих швидкостях (до 200 км/ч).

Позитивні та негативні сторони повітряного гвинта

Позитивні та негативні сторони повітряного гвинта ККД сучасних повітряних гвинтів досягає 82-86 відсотків, що робить їх дуже привабливими для авіаконструкторів. Літаки з турбогвинтовими силовими установками значно економніші, ніж літаки з реактивними двигунами. Однак повітряний гвинт має і деякі обмеження, як конструктивного, так і експлуатаційного характеру. Частина цих обмежень описана нижче.

ТУ-95

«Ефект замикання». Цей ефект виникає або при збільшенні діаметра повітряного гвинта, або при збільшенні оборотів, і виражається у відсутності зростання тяги зі збільшенням потужності, що передається на гвинт. Ефект пов'язаний з появою на лопатях гвинта ділянок з навколозвукових і надзвуковим плином повітря (так званої Хвильової кризи). Це явище накладає суттєві обмеження на технічні характеристики літаків з гвинтокорилої силовою установкою. Зокрема, сучасні літаки з повітряними гвинтами, як правило, не можуть розвинути швидкість понад 650-700 км / ч. Найшвидший гвинтовий літак - бомбардувальник Ту-95 - має максимальну швидкість 920 км / год. Підвищена галасливість. Шумність сучасних літаків в даний час регламентується нормами ICAO. Повітряний гвинт в ці норми не вписується.

Література

Воздушные винты. В.Л. Александров. Государственное издательство оборонной промышленности 1951 г.

Авіаційна енциклопедія