Kako radi propeler? Vazdušni propeler

Šta utiče na potisak i brzinu modela?
P.S. Mnogi, a da to ne znaju, počnu pisati svoje komentare na stranici motora ili propelera koji im se dopadaju, izlažući se velikom poniženju od strane ostalih članova kluba, ne zato što je ovo klub zlih mrzitelja novajlija, već zato što mnogi ne koriste pretragu i pregled barem dijela unosa, postavljaju isto pitanje iznova i iznova i, sjedeći pred ekranom i strpljenja na izmaku, čekaju odgovor, u nadi da će broj biti što veći, sve to svaki put podiže i podiže ljestvicu strpljenja sve više i više) i s vremena na vrijeme pada na još jednog pridošlicu. Dakle, ako odgovor na vaše pitanje nije bio sasvim adekvatan i ono što ste očekivali, onda znate da je nečija traka strpljenja pala na 0) i nema potrebe žuriti na forum ili povratne informacije sa žestokom željom da napišete klevetu na ovo nitkov, koji ima 101 put Čitajući slično pitanje kao i prethodnih 100, strpljenje mi je ponestalo.
Takođe, ne treba da postavljate pitanja o signalu i dometu leta mog touring 9, koliko će mi baterija izdržati, koji motor je bolji itd. Neka pitanja su jednostavno toliko dosadna da želite da povratite, a druga su očigledno čisto retorički sa ciljem postavljanja pitanja samo za ćaskanje, pošto niko ne zna kakav motor imaš kada biraš bateriju. kakvi šrafovi se koriste, niko ne zna težinu modela, a retko ko je prvi koji ovo napiše... pa morate pitati svakoga, kao na ispitivanju (pa ubuduće, ako neko odluči da postavi takva pitanja, napiše sve, za šta, na šta želiš da ga okačiš, u smislu šta će letelica služiti za koje svrhe itd.).

Općenito, dosta o ovome, prijeđimo na šrafove. I tako: vijak ima 2 oznake: prečnik i korak zavrtnja, da vidimo šta je i za šta je potreban.

Prečnik - daje vuču...
- Korak propelera - daje brzinu...

Slike u opisima proizvoda obično sadrže sve ove informacije, kao u primjeru ispod. Također, mnogi prodavači pišu veličinu otvora za montažu vijka
.

Odlučujući faktori su prečnik i korak vijka. Korak vijka odgovara zamišljenoj udaljenosti koju će vijak pomjeriti kada se zavrti u nestišljiv medij u jednom okretu. To jest, pojednostavljeno rečeno, koliko zraka će propeler uvući ispred sebe za 1 punu rotaciju od 360º?
Lopatice rotora, rotirajući, hvataju zrak i izbacuju ga u smjeru suprotnom od kretanja. Ispred vijka se stvara zona niskog pritiska, a iza vijka zona visokog pritiska. Rotacija lopatica propelera dovodi do toga da izbačene zračne mase dobivaju obodne i radijalne smjerove i to troši dio energije koja se dovodi do propelera.

Inače, odstupajući malo od glavne teme, najbrži avion na propeler - bombarder Tu-95 - ima maksimalnu brzinu od 920 km/h. Ruski turboelisni strateški raketni bombarder, jedan od najbržih elisnih aviona, koji je postao jedan od simbola Hladnog rata.

Tipično, proizvođač motora navodi preporučene propelere i karakteristike koje su izmjerili (Kao na slici ispod) Zatim odaberite opciju koja vam je potrebna.
Ako želite eksperimentirati, odaberite određenu opciju od one koju preporučuje proizvođač i počnite igrati. One. , ako vam je potrebna vuča, povećajte promjer za inč i smanjite nagib za inč. Tako da zbir koraka i prečnika ostane isti kao što je preporučeno od strane proizvođača kao na web stranici http://gazovik.online
Ako vam je potrebna brzina, povećajte korak za inč i smanjite promjer za inč.
Na primjer, propeler 9*6 na 3 lipo limenke, motor (u ovom slučaju nije bitno koji) vuče 700 g na 7000 o/min, da bi povećali potisak trebamo izabrati propeler 10*5 i samim tim za povećanje brzine 8*7.
...ili neki drugi primjer...
Proizvođač preporučuje propeler 8x4.3 za motor instaliran na modelu! Sa ovim propelerom motor će proizvesti otprilike 240 grama potiska!!!
Na osnovu letne težine modela, propeler 8x4,3 možete zamijeniti propelerom 7x3,5!

Da biste dobili sljedeće prednosti i nedostatke.
1. Potisak će pasti na oko 200 grama! Za model od 160 grama, a posebno trenerku, to nije strašno.
2. Propeler će postati znatno kraći, što će dovesti do lakšeg sletanja modela bez stajnog trapa. Pogodno za jedrilice koje se pokreću ručno.
3. Struja koju troši motor je značajno smanjena, što će u konačnici dati +2,+3 minuta vremena leta.

dakle:

1. Morate odabrati propelere na osnovu letne težine modela i na osnovu preporuka proizvođača.
2. Morate odabrati zavrtnje na osnovu “tipa” i svrhu modela
3. Morate odabrati zavrtnje na osnovu parametara motora(maksimalna struja opterećenja, broj okretaja po voltu, itd.)

Zaključci: potrebna su vam barem 2-3 različita vijka (malo više i malo manje u smislu parametara koje preporučuje proizvođač) da biste među njima pronašli najoptimalniji za postizanje vašeg cilja. Sve je to eksperimentalno odabrano.

Zapravo, postoji još puno bitnih nijansi pri odabiru motora i propelera, u koje vam ne bih savjetovao da se upuštate i zamarate se, već jednostavno uzmite one propelere koje vam savjetuje prodavač motora za najbolju vuču, i ako želite eksperimentirati sa vijcima koji se malo razlikuju od preporučenih.
Ali ako i dalje želite zaroniti dalje u divljinu, onda evo još jednog članka - nastavak posebno za vas.

Kao opciju, za precizniji i efikasniji rad motora, možete mjeriti napon vatmetrom dok radi sa različitim vijcima, kako ne bi preopteretili motor i ne bi prešli njegovu nazivnu snagu, kako ne bi izgorio namotaj u pokušaju da istisne maksimum iz motora zbog nevoljnosti zamjenjujući ga drugim prikladnijim. Zainteresovani se mogu upoznati sa dijagramom ispod.


Smisao je jasan, mislim, a ovde postoji samo jedno. Stavio sam propeler - dao pun gas, izmjerio potisak, izmjerio očitavanja vatmetra, uporedio ih sa onima koji su u tehničkim specifikacijama za dati motor, ako manje od deklariranih pokazuje da je dobro, ako više je loše , za maksimalnu efikasnost motora potrošena struja treba da bude što je moguće bliža nominalnim karakteristikama, ali ne i da je prelazi.

I za kraj, par odgovora na pitanja koja također ponekad naiđu.
Šta utiče na minimalnu brzinu modela?
Avioni su sposobni da lete malim brzinama zbog malog opterećenja na krilu, što je veće opterećenje, to mora biti veća brzina da se avion ne sruši na tlo ili što je veća površina krila.

Zašto se krajevi šrafa ne mogu odrezati?
Korak vijka nije konstantan: veći je pri dnu, a manji prema kraju.
Proizvođač ukazuje na neku vrstu prosječnog "radnog", s obzirom da se smatra da je maksimalna efikasnost bliže kraju oštrice.
Odsecanjem zavrtnja na kraju menjamo ovaj indikator - idemo na veći korak...
Otprilike: ako uzmete šraf 9x6 i isečete ga za inč, misleći da ćete dobiti 8x6 - pogrešno, dobit ćete 8x7 - to je to.

Tokom leta, avion stalno savladava otpor vazduha. Taj posao obavlja njegova elektrana, koja se sastoji ili od klipnog motora sa unutrašnjim sagorevanjem i propelera, ili od mlaznog motora. Ukratko ćemo govoriti samo o propeleru.

Svako od nas je upoznat s propelerom od djetinjstva.

U selima djeca često postavljaju vjetrenjaču s dvije lopatice na kapiju, koja se tako brzo okreće na vjetru da joj se lopatice spajaju u neprekidan krug. Vodene kozice su najjednostavniji šraf. Ako takav šraf postavite na osovinu, čvrsto ga zavrnite između dlanova i otpustite, poletjet će prema gore uz brujanje.

Propeler aviona je postavljen na osovinu motora. Kada se propeler okreće, lopatice napadaju zrak pod određenim kutom napada i odbacuju ga nazad, zbog čega, kao da se odguruju od zraka, teže naprijed. Dakle, prilikom rotacije, propeler razvija aerodinamičku silu usmjerenu duž ose propelera. Ova sila vuče avion naprijed i stoga se naziva potisak.

Propeler može imati dvije, tri ili četiri lopatice. Profil (presjek) lopatice sličan je profilu krila.

U radu stvaranja sile potiska važnu ulogu imaju nagib propelera i ugao lopatice prema ravni rotacije.

Korak propelera je udaljenost koju bi propeler morao prijeći u jednom punom okretaju da je uvrnut u zrak kao vijak u maticu. U stvarnosti, kada avion leti, propeler se kreće nešto kraću udaljenost zbog male gustine vazduha.

Što je veći ugao ugradnje lopatice prema ravni rotacije, veći je nagib propelera (slika 17, a).

Dakle, propeler sa velikim uglom lopatice „korača“ brže od propelera sa malim uglom lopatice (kao što se vijak sa velikim navojem uvija u maticu brže od vijka sa malim navojem). Stoga je za veliku brzinu leta potreban propeler velikog nagiba, a za malu brzinu propeler sa malim korakom.

Rad lopatice propelera sličan je radu krila. Ali kretanje vijka je složenije. Za razliku od krila, lopatice propelera ne samo da se kreću naprijed u letu, već se i rotiraju. Ovi se pokreti zbrajaju i stoga se lopatice propelera kreću u letu duž određene spiralne linije (Sl. 17, b). Pogledajmo kako nastaje sila potiska propelera.

Da bismo to učinili, odabiremo mali element na svakoj oštrici, ograničen sa dva dijela (slika 17, a). Može se smatrati malim krilom, koje se u letu kreće duž spiralne linije, trčeći u zrak pod određenim uglom napada. Posljedično, element lopatice, poput krila aviona, stvarat će aerodinamičku silu R. Ovu silu možemo razložiti na dvije sile - paralelne s osi propelera i okomite na nju. sila,

Usmjerena naprijed će biti sila potiska elementa lopatice, dok će druga, mala sila usmjerena protiv rotacije propelera biti sila kočenja.

Elementarne sile potiska obje lopatice ukupno će dati silu potiska T cijelog propelera, kao da je podešen na njegovu os. Silu kočenja savladava motor.

Potisak propelera uvelike ovisi o brzini leta. Kako se brzina povećava, ona se smanjuje. Zašto se to dešava i šta to znači za let?

Kada je avion na zemlji i elektrana radi, lopatice propelera imaju samo jednu brzinu - perifernu (Sl. 17, a). To znači da zrak struji na lopaticu u smjeru strelice B, prikazanoj u ravni rotacije propelera. Ugao između ove strelice i tetive profila oštrice će očigledno biti napadni ugao. Kao što vidimo, u mirnom zraku jednak je kutu ugradnje oštrice prema ravni rotacije. Drugačije ispada u letu, kada se, osim rotacionog kretanja, propeler kreće i naprijed (zajedno sa letjelicom).

U letu se ti pokreti zbrajaju i kao rezultat toga sečivo se kreće duž spiralne linije (slika 17, b). Dakle, zrak struji na oštricu u smjeru strelice B1, a ugao između njega i tetive profila bit će napadni ugao. Vidite da je napadni ugao postao manji od ugla ugradnje. A što je veća brzina leta, to će biti manji napadni uglovi lopatica, a samim tim i sila potiska (pri konstantnom broju okretaja propelera).

Ovaj nedostatak je posebno svojstven jednostavnom propeleru, kod kojeg se ugao ugradnje lopatica, a time i nagib propelera, ne može mijenjati u letu (jednostavna elisa ima i druge nedostatke). Propeler promjenljivog koraka je mnogo napredniji (slika 18). Zahvaljujući posebnom dizajnu čahure, takav propeler mijenja svoj nagib bez sudjelovanja pilota. Kada pilot smanji brzinu leta, korak propelera se odmah smanjuje, ali kada pilot poveća brzinu, propeler povećava korak.

Ovaj kratki članak pruža osnovne informacije o propelerima kvadrokoptera (koji se ponekad nazivaju i podupiračima) i objašnjava kako nagib, oblik i broj lopatica utiču na njihove performanse, potisak i efikasnost.

Osnovni koncepti

Parametri detalja određuju se njihovom dužinom, nagibom, površinom, smjerom rotacije, kao i oblikom i brojem lopatica

Dužina i visina

Ovi parametri su glavni. Dužina se odnosi na prečnik diska koji se formira kada se propeler rotira. Korak se može definirati kao udaljenost koju propeler može prijeći u određenom čvrstom mediju u jednom punom okretu (sjetite se kako se najobičniji vijak uklapa u dasku). Uz sve ostale stvari jednake, veličina koraka je određena nagibom (napadnim uglom) lopatica kvadrokoptera.

Potisak grupe propeler-motora (PMG) određen je volumenom zraka koji su njegovi propeleri sposobni pomaknuti. Jasno je da povećanje dužine i/ili koraka propelera uz zadržavanje njihove brzine rotacije ima pozitivan učinak na potisak, ali, nažalost, povećava i otpor zraka zbog povećanja turbulencije. Za rotiranje većeg propelera ili propelera sa većim uglom lopatice, potrošit će se više energije, što će dovesti do smanjenja vremena leta, pod uslovom da su sve ostale jednake.

Veliki propeleri niskog koraka idealni su za snimanje iz zraka, dok se mali propeleri visokog hoda koriste na trkaćim dronovima.

Broj i oblik lopatica

Klasična opcija je imati propeler sa dvije lopatice. Međutim, najmanji modeli koriste propelere sa tri, četiri, pa čak i pet lopatica. Jasno je da propeler sa više lopatica smanjuje nivo turbulencije stvaranjem ujednačenijeg protoka. Štoviše, dodatne lopatice povećavaju ukupnu površinu propelera, što povoljno utječe na silu dizanja kvadrokoptera. Iz toga slijedi da je propeler s više lopatica manjeg promjera sposoban proizvesti isto podizanje kao veći konvencionalni propeler. Propeleri s više lopatica čine avion osjetljivijim, što je vrlo važno pri ulijetanju Akro način rada. Glavni nedostatak takvih vijaka je složenost proizvodnje i poravnanja, kao i prilično visoka cijena.

Savjetujemo vam da obratite pažnju na razliku u obliku završnih detalja. Dolaze u tri tipa - Normal, Bullnose (BN), Hybrid Bullnose (HBN). Normalni propeleri imaju naoštrene lopatice na krajevima, stvarajući manji potisak, ali doprinoseći efikasnoj potrošnji energije baterije. BN vijci jednakog promjera imaju veću površinu i potisak. Dodatna težina na vrhovima lopatica povećava obrtni moment i poboljšava odziv aviona na skretanje. Nažalost, ove pozitivne aspekte prati velika potrošnja energije i skraćeno vrijeme leta. HBN propeleri zauzimaju srednji položaj.

Smjer rotacije

Multikopteri koriste dvije vrste motora - CW (sa rotacijom osovine u smjeru kazaljke na satu) i CCW (sa rotacijom osovine u smjeru suprotnom od kazaljke na satu). Raspored ugradnje motora zavisi od tipa aviona. Nekoliko takvih shema je prikazano na slici.

Smjer rotacije određenog propelera označen je podignutim rubom njegovih lopatica.

Materijal i kvaliteta

Najpopularniji su plastični vijci. Odlikuju ih plastičnost, niska cijena, širok raspon i visok stupanj dostupnosti. S jedne strane, fleksibilnost oštrica povećava njihovu otpornost na oštećenja, s druge strane uzrokuje probleme s balansiranjem.

Neke kompanije proizvode propelere od karbonskih vlakana. Karbonski propeleri su prilično skupi, ali pružaju potrebnu krutost i visoke performanse bez dodavanja značajne težine.

Srednju poziciju zauzimaju propeleri od plastike ojačane karbonskim vlaknima. Ovaj tip propelera ima visoku krutost i relativno nisku cijenu.

Kvalitet vijaka podrazumijeva preciznost njihove izrade. Visokokvalitetni propeleri su dobro izbalansirani i praktički ne unose dodatne vibracije u rad VMG-a. Najbolji rekviziti se proizvode pod markama GWS, APC i EMP.

Specifikacija

O parametrima određenog propelera za kvadrokopter možete saznati gledajući njegovo kodiranje. Proizvođači koriste dvije vrste oznaka: LLPPxB ili LxPxB. Ovdje L označava dužinu, P je korak, a B je broj lopatica. Za klasične propelere, parametar B obično nije specificiran.

Na primjer, propeler 6045 (ili 6x4,5) ima dvije lopatice, šest inča dužine i korak od 4,5 inča. Drugi primjer je 5-inčni 5040x3 (ili 5x4x3) propeler s tri lopatice koji ima nagib od 4 inča.

Ponekad se slovo R ili C (možda nedostaje) stavlja na kraj oznake, što ukazuje na smjer rotacije. R propeleri su ugrađeni na CW motore, a C propeleri su instalirani na CCW motore. Povremeno se oznaci dodaju skraćenice BN ili HBN (vidi gore).

Metode instalacije

Postoje različiti načini za ugradnju propelera na kvadrokopter. Vrlo često je osovina elektromotora obična metalna osovinica koja nema nikakve odredbe za montažu propelera. U ovom slučaju koriste se posebni adapteri - podupirači i stezaljke.

Propaver (pogledajte fotografiju) pogodan je za korištenje za provođenje eksperimenata pri izradi domaćih modela. Izgleda kao čahura, na čijoj se bočnoj površini nalaze dvije simetrične rupe u koje su ugrađeni vijci. Uređaj se ugrađuje na osovinu i vijci su zategnuti. Propeler se također postavlja na osovinu i učvršćuje sa dvije najlonske vezice ili gumenim prstenom.

Pouzdaniji adapter je stezaljka. To je navojni spoj sa čahurom u obliku konusa. Stezna čaura se postavlja na osovinu, zatim se postavlja stezna čaura, propeler i podloška. Cijela konstrukcija je pričvršćena posebno oblikovanom maticom - spinnerom.

Ako se rotor motora bez četkica nalazi izvana (motori klase Outrunner), tada se na njegovoj gornjoj površini obično nalazi nekoliko rupa s navojem za ugradnju raznih adaptera i pričvršćivača.

Među proizvođačima gotovih helikoptera sa motorima bez četkica, opcija sa samozateznim maticama od DJI. Za takve motore, osovina završava navojem suprotno smjeru rotacije rotora.

Balansiranje propelera

Može se reći da se većina propelera, posebno jeftinih, ne može nazvati 100% uravnoteženim. Takvi vijci ne samo da stvaraju dosadnu buku, već i unose dodatne vibracije u rad VMG-a. Zbog toga se posebno smanjuje kvaliteta snimanja iz zraka (žele efekt). Što je još gore, stalne vibracije uzrokuju dodatno habanje motora, ležajeva i zupčanika, povećavajući troškove održavanja aviona.

Kao što vidite, ne možemo bez procedure za balansiranje propelera za kvadrokopter. Za ovo će vam trebati:

• Screw;
• Škotska traka ili superljepilo (može se zamijeniti lakom za nokte);
• Brusni papir;
• Specijalni balans propelera Du-Bro Tru-Spin - jedan od najboljih, ili kineski analozi .

Prije svega, morate postaviti sam uređaj za balansiranje tako da njegova os bude strogo horizontalna.

Oštrica se provjerava na oštećenje, postavlja se na os i lagano se naginje u jednom ili drugom smjeru. Ako se ne vrati u horizontalni položaj, potrebno je posvjetliti (očistiti brusnim papirom) težu oštricu ili zalijepiti komad ljepljive trake na lakšu. Potrebno je ponavljati postupak dok se oštrice ne izbalansiraju. Ljepljiva traka se uspješno zamjenjuje malo super ljepila ili laka.

Os mašine za balansiranje je preokrenuta - morate biti sigurni da propeler održava ravnotežu u ovom položaju. Imajte na umu da se sva brisanja i lijepljenja moraju izvršiti na unutrašnjim (konkavnim) površinama oštrica.

Sljedeći korak je balansiranje čvorišta. Da biste to učinili, propeler se postavlja okomito. Ako odstupa udesno, morate lijevu stranu glavčine utegnuti ljepilom ili lakom i obrnuto. Postižemo ravnotežu, okrećemo propeler i uvjerimo se da je i u ovom položaju uravnotežen. Procedura je završena.

eCalc kalkulator

Mnogi kreatori bespilotnih letjelica upoznati su s eCalc on-line kalkulatorom, dizajniranim za izračunavanje parametara propeler-motorne instalacije zrakoplova. Stranica kalkulatora posvećena multikopterima izgleda otprilike ovako.

Na prvi pogled sve je jasno, ali postoji nekoliko nijansi koje mogu utjecati na rezultate proračuna.

Prije svega, upisuje se puna uzletna težina multikoptera (sa kardanom i kamerom, ako postoji). Ako je bez pogona navedeno, unesite ukupnu težinu okvira, propelera, kontrolne ploče, kardana, kamere i FPV opreme za let. Dodajmo 10 posto na masu žica i dobijemo željenu cifru.

Upisujemo broj rotora, njihovu konstrukciju (jednostruki ili koaksijalni), maksimalnu visinu leta i vremenske uslove pod kojima će se izvršiti (vanjska temperatura i atmosferski pritisak).

Propeler aviona sa lopaticama, poznat i kao propeler ili mašina sa lopaticama, koji se pokreće u rotaciju radom motora. Uz pomoć vijka, obrtni moment iz motora se pretvara u potisak.

Propeler djeluje kao pogonski uređaj u zrakoplovima kao što su avioni, žiroplani, žiroplani, motorne sanke, letjelice, ekranoplani, kao i helikopteri s turboprop i klipnim motorima. Za svaku od ovih mašina, vijak može obavljati različite funkcije. U avionima se koristi kao glavni rotor, koji stvara potisak, a u helikopterima omogućava dizanje i taksiranje.

Svi avionski propeleri su podijeljeni u dva glavna tipa: propeleri promjenjivog i fiksnog koraka. U zavisnosti od dizajna aviona, propeleri mogu da obezbede potiski ili vučni potisak.

Kako se lopatice propelera rotiraju, one hvataju zrak i bacaju ga u smjeru suprotnom od leta. Nizak pritisak se stvara ispred propelera, a područje visokog pritiska iza. Odbačeni zrak poprima radijalni i obodni smjer, zbog čega se gubi dio energije koja se dovodi do propelera. Sam vrtlog protoka vazduha smanjuje racionalizaciju uređaja. Poljoprivredni avioni koji rade na poljima imaju lošu ujednačenost hemijske disperzije zbog strujanja iz propelera. Sličan problem je riješen i kod uređaja koji imaju koaksijalni vijčani raspored, u ovom slučaju kompenzacija se javlja kroz rad stražnjeg vijka koji se okreće u suprotnom smjeru. Slični propeleri su instalirani na avionima kao što su An-22, Tu-142 i Tu-95.

Tehnički parametri lopatičnih propelera

Najznačajnije karakteristike propelera, od kojih zavisi sila potiska i sam let, su, naravno, nagib propelera i njegov prečnik. Nagib je udaljenost koju propeler može pomaknuti kada se zavrti u zrak u jednom punom okretu. Sve do 1930-ih korišćeni su propeleri sa konstantnim korakom rotacije. Tek kasnih 1930-ih su gotovo svi avioni bili opremljeni propelerima s promjenjivim korakom rotacije

Parametri zavrtnja:

Prečnik opsega propelera je veličina koju vrhovi lopatica opisuju dok se rotiraju.

Hod propelera je stvarna udaljenost koju propeler prijeđe u jednom okretu. Ova karakteristika ovisi o brzini i broju okretaja.

Geometrijski korak propelera je udaljenost koju bi propeler mogao prijeći u čvrstom okruženju u jednoj revoluciji. Razlikuje se od kretanja propelera u zraku klizanjem lopatica u zraku.

Ugao lokacije i ugradnje lopatica propelera je nagib presjeka lopatice prema stvarnoj ravni rotacije. Zbog prisustva uvijanja lopatica, ugao rotacije se meri preko preseka, u većini slučajeva to je 2/3 cele dužine sečiva.

Lopatice propelera imaju prednju - reznu - i zadnju ivicu. Poprečni presjek lopatica je krilastog profila. Profil lopatica ima tetivu, koja ima relativnu zakrivljenost i debljinu. Za povećanje čvrstoće lopatica propelera koristi se tetiva, koja ima zadebljanje prema korijenu propelera. Tetivi presjeka su u različitim ravninama, budući da je oštrica napravljena uvrnuta.

Nagib propelera je glavna karakteristika propelera, on prvenstveno zavisi od ugla lopatica. Korak se mjeri u jedinicama prijeđene udaljenosti po okretaju. Što je veći korak propelera po okretaju, to je veći volumen koji odbacuje lopatica. Zauzvrat, povećanje nagiba dovodi do dodatnih opterećenja na elektranu, a samim tim i broj okretaja se smanjuje. Moderni avioni imaju mogućnost promjene nagiba lopatica bez zaustavljanja motora.

Prednosti i nedostaci propelera

Efikasnost propelera na savremenim avionima dostiže 86%, što ih čini traženim u industriji aviona. Takođe treba napomenuti da su turboelisni mnogo ekonomičniji od mlaznih aviona. Ipak, vijci imaju neka ograničenja kako u radu tako iu dizajnu.

Jedno od ovih ograničenja je „efekat zaključavanja“, koji se javlja kada se promjer vijka poveća ili kada se doda broj okretaja, a potisak, zauzvrat, ostaje na istom nivou. To se objašnjava činjenicom da se na lopaticama propelera pojavljuju područja sa nadzvučnim ili transzvučnim strujanjima zraka. Upravo taj efekat ne dozvoljava letjelicama s propelerima da postignu brzine veće od 700 km/h. Trenutno najbrže vozilo sa propelerima je domaći model dalekometnog bombardera Tu-95, koji može dostići brzinu od 920 km/h.

Još jedan nedostatak propelera je njihov visok nivo buke, koji je regulisan globalnim ICAO standardima. Buka iz propelera ne zadovoljava standarde buke.

Savremeni razvoj i budućnost propelera aviona

Tehnologija i iskustvo omogućavaju dizajnerima da prevaziđu neke probleme sa bukom i povećaju potisak iznad ograničenja.

Tako je bilo moguće izbjeći efekat zaključavanja zbog upotrebe snažnog turboelisnog motora tipa NK-12, koji prenosi snagu na dva koaksijalna propelera. Njihova rotacija u različitim smjerovima omogućila je zaobilaženje zaključavanja i povećanje vuče.

Na propelerima se koriste i tanke sabljaste lopatice koje imaju sposobnost da produže krizu. To vam omogućava da postignete veće brzine. Ovaj tip propelera se ugrađuje na avion tipa An-70.

Trenutno je u toku razvoj za stvaranje nadzvučnih propelera. Unatoč činjenici da dizajn traje već dugo vremena uz značajne novčane injekcije, nije bilo moguće postići pozitivan rezultat. Imaju vrlo složen i precizan oblik, što uvelike otežava proračune dizajnera. Pokazalo se da su neki superzvučni propeleri koji se nalaze u prodaji vrlo bučni.

Zatvaranje propelera u prsten - impeler - je obećavajući pravac razvoja, jer smanjuje strujanje vrha oko lopatica i nivo buke. Ovo je također poboljšalo sigurnost. Postoje neki avioni sa ventilatorima koji imaju isti dizajn kao i impeler, ali su dodatno opremljeni uređajem za usmjeravanje strujanja zraka. Ovo značajno povećava efikasnost propelera i motora.

Mislim da već znate da rotacija propelera na neki način utiče na položaj letelice u svemiru, da je taj uticaj obično nepoželjan i da se tu nešto mora preduzeti. Obično se razlog za ovaj efekat naziva "moment propelera", ali se često dodaje nešto o "puhanju repa". Ponekad se spominje i „pravilo gimleta“ - iako je ovo, po mom mišljenju, potpuno izvan dobra i zla. :) A kadeti obično klimaju glavom i prave se da im je sve jasno.

Ako ste jedan od onih koji već sve razumiju, nemojte se zadržavati na ovoj stranici. Za ostalo, pokušaću da objasnim to nekako jasnije, laički.

VAŽNO: propeler se odmah okreće četiri efekti različite prirode koji utiču na položaj aviona u prostoru. Dva su vidljivija na tlu, a druga dva su vidljivija u zraku. Evo ih:

1. Moment zavrtnja
2. Duvanje okomitog repa
3. Asimetrija potiska propelera
4. Žiroskopski moment (precesija)

Moment zavrtnja (moment)- ovo je reakcija aviona na okretanje sopstvenog propelera. Treći Newtonov zakon na djelu. Vijak odvrnemo u jednom smjeru, a on nas za odmazdu „okreće“ u suprotnom smjeru. Srećom, mi smo teži i uvijek pobjeđujemo. Ali ipak se malo naginjemo.

Ljudima koji su se bavili automobilskim motorima nije teško sjetiti se da kada se naglo pritisne gas, motor, koji je prethodno radio u praznom hodu, na svojim elastičnim jastucima primjetno skreće u stranu. Motor aviona koji je dobio režim uzlijetanja radi istu stvar, a njegova reakcija se prenosi na trup. Samo u avionu ovaj efekat je pojačan i masom propelera i značajnim otporom vazduha koji njime smeta.

Rice. 1: Moment zavrtnja (Okretni moment)

Kako ovaj reakcioni moment utiče na smer aviona? Najviše od svega, njegov uticaj nije primetan u vazduhu, već na zemlji, u trenutku poletanja. Avion se malo kotrlja, što dovodi do neravnomjerne kompresije guma, a to, zauzvrat, doprinosi povlačenju prema opterećenijem kotaču. To je sve.

Duvanje okomitog repa (Slipstream)- ovo je drugi i mnogo značajniji razlog zbog kojeg se avion povlači u stranu tokom poletanja. Zbog toga „Cessna povlači ulevo tokom polijetanja“ (jedan od pravih upita za pretragu koji je nekoga doveo na moju stranicu). Ruski Jakovi su, inače, povučeni udesno, jer njihov propeler se okreće u drugom smjeru.

Zašto se ovo dešava? Da, sve je vrlo jednostavno. Verovatno ste primetili da je avion kao celina prilično simetrična stvar? Simetričan trup, dva identična krila i simetričan horizontalni stabilizator. Ali postoji jedan element koji se ističe svojom asimetrijom - ovo je vertikalni stabilizator, koji strši samo prema gore. Zapravo, moglo bi biti simetrično: to ne šteti aerodinamici, ali se karakteristike polijetanja i slijetanja pogoršavaju. Takav avion bi dodirivao tlo repom prilikom polijetanja i slijetanja. Jasno je da to ne valja, tako da uvijek postoji samo jedan vertikalni stabilizator (sa kormilom), na vrhu.

Istovremeno, vazduh koji propeler baca nazad prema repu ne kreće se pravolinijski, već se snažno uvija, rotirajući OKO aviona. Jedan dio ovog zraka "pritišće" vertikalni stabilizator, odbacujući rep u stranu, a drugi dio slobodno leti ispod repa odozdo. Upravo ta razlika pritiska na vertikalnom stabilizatoru osigurava da se avion pomjeri u stranu.

Rice. 2: Duvanje okomitog repa (Slipstream)

Podrazumijeva se da što više potiska motor razvija, to se više zraka izbacuje i to je veći udar na vertikalni stabilizator. Upravo to se dešava prilikom poletanja, kada je potisak na maksimumu. Što je još gore, pri maloj brzini u prvoj fazi poletanja, efikasnost kormila je i dalje veoma mala, a da biste ispravili zanos aviona, morate pritisnuti pedalu skoro do kraja. Kako se brzina poletanja povećava, efikasnost upravljanja se povećava i pritisak na pedalu postepeno slabi.

Također je važno ublažiti pritisak na papučicu u drugom slučaju: kada se avion još uvijek izravnava u zraku i nisko postavljen gas dovodi do naglog nestanka efekta duvanja na vertikalnom stabilizatoru. Ako se to ne uradi, avion će skrenuti u stranu u ovom veoma neprikladnom trenutku. Ponekad, posebno pri slijetanju uz bočni vjetar, čak morate spustiti suprotnu nogu kako biste izbjegli dodirivanje piste sa bočnim opterećenjem stajnog trapa. Ali to se ne može učiniti čisto mehanički: pritisak na pedalu trebao bi biti dovoljan da os aviona postane paralelna s osi piste - i ništa više.

Budući da se uticaj vertikalnog repnog strujanja vazduha kombinuje sa uticajem obrtnog momenta propelera (vidi gore), ovi efekti se često brkaju ili se spominje samo jedan od njih: „protok vazduha“ ili „moment“. Međutim, tehnički, ovo su dva različita efekta.

Asimetrija potiska propelera. Ovaj efekat je uočljiviji što je veći ugao nagiba aviona. Penjanje nakon polijetanja je najbolji primjer ove situacije. U ovom slučaju, asimetrija potiska uvijek dovodi do snažnog klizanja aviona i zahtijeva povećanu pažnju i aktivan otpor pilota.

Zašto dolazi do ovog efekta? Uostalom, propeler je simetričan? Ovdje ću možda morati da razbijem nečiju zabludu o kretanju aviona u usponu. Ljudi obično zaboravljaju da “relativni vjetar” nije uvijek paralelan sa uzdužnom osom aviona. U stvari, prilikom penjanja, avion ne leti „nosom napred“, već „trbuhom napred“. To se dešava kako zbog velikog napadnog ugla pri maloj brzini, tako i zbog toga što je vektor potiska u setu uvijek usmjeren blago prema gore kako bi se avion povukao „uzbrdo“.

Rice. 3. Razlog za asimetriju potiska propelera

U ovom slučaju uvijek se ispostavi da lopatica propelera prema dolje ima veći napadni ugao od lopatice prema gore. Ako vam je to teško zamisliti, onda samo vjerujte da je tako.

Budući da su napadni uglovi lopatica različiti, različit je i potisak koji razvijaju lopatice. Kao rezultat toga, avion skreće u stranu, odnosno klizi i leti u stranu, što je potencijalno opasno pri velikom napadnom kutu u usponu. Ovdje morate obratiti pažnju i pritisnuti pedalu - nema drugog izlaza.

Prilikom prelaska na horizontalni let, pritisak na pedalu se mora ublažiti, jer je asimetrija potiska propelera u ovom režimu značajno smanjena. Može čak i potpuno nestati ako se os rotacije propelera potpuno poklapa sa smjerom relativnog vjetra. Ovo drugo je sasvim moguće u pravom letu, jer krilo se obično postavlja pod nekim uglom prema uzdužnoj osi trupa. One. avion može da leti apsolutno horizontalno (i sa simetričnim potiskom), a napadni ugao krila će biti recimo 3 stepena, što je dovoljno za održavanje horizontalnog leta.

Rice. 4: Apsolutno simetričan potisak kao poseban slučaj

Žiroskopski moment ili precesija- vjerovatno najteži za razumijevanje, ali ipak najzanimljiviji fizički fenomen. U suštini, propeler je najveći žiroskop instaliran na avionu. Na njega su primjenjivi svi zakoni kojima podliježu žiroskopi, a posebno precesija. Svaki put kada pokušate da skrenete osu žiroskopa u bilo kojoj ravni, žiroskop teži da se nezavisno skrene u drugoj ravni okomitoj na prvu. Problem je u tome što je potpuno nemoguće sjetiti se u kojem smjeru u drugoj ravni žiroskop pokušava skrenuti. :)

Da bih shvatio suštinu procesa iz objašnjenja datog u sovjetskoj „Praktičnoj aerodinamici“, morao sam ga pročitati deset puta. Ali pošto još ne mogu da napišem bolje objašnjenje, daću ga u celosti, budite srca:

Rice. 5: Ka objašnjenju žiroskopskog djelovanja propelera s lijevom rotacijom na avionima Yak-52 i Yak-55

“Pretpostavimo da je masa lijevog rotirajućeg propelera aviona Yak-52 i Yak-55 koncentrisana u dva utega 1 i 2 (slika 5).

U trenutku kada je propeler bio u vertikalnom položaju, pilot je nagnuo upravljačku palicu prema sebi, što je dovelo do podizanja poklopca aviona u odnosu na horizont. Podizanje haube aviona će dovesti do pojave brzine opterećenja iu odnosu na poprečnu Z osu, pored već postojeće periferne brzine u odnosu na uzdužnu X osu.

Kada tereti zauzmu horizontalni položaj, po inerciji će težiti održavanju postignute brzine čak i kada je hauba podignuta u odnosu na horizont. Kao rezultat djelovanja ovih brzina opterećenja (usmjerenih u suprotnim smjerovima - opterećenje 1′ nazad, opterećenje 2′ naprijed) nastaje trenutak tzv. žiroskopski moment propelera Mu.gyr , pod njegovim uticajem avion počinje da skreće ulevo (sa levo rotirajućim propelerom).“

Ono što je dobro kod zapadne škole je to što može jednostavno i na jednostavan način objasniti svima, čak i potpunim idiotima, stvari koje u Rusiji zbunjuju daleko od glupih studenata Moskovskog instituta za vazduhoplovstvo. Dakle, evo jedne buržoaske slike koja će vam pomoći:

Rice. 6: Žiroskopski efekat propelera aviona

Ali sovjetska škola uvijek prođe do najsitnijih detalja - i evo ga! Odličan dijagram (pogled iz kokpita) koji pomaže pilotu da zapamti točno u kojem smjeru će žiroskopski efekat djelovati kada se promijeni položaj poklopca:

Rice. 7: Žiroskopsko djelovanje propelera s lijevom rotacijom na avionima Yak-52 i Yak-55

„Reakcija aviona do koje dolazi kada se kormila otklone usled dejstva žiroskopskog momenta propelera zavisi od smera kretanja poklopca aviona (slika 7).

Dakle, smjer kretanja poklopca aviona u odnosu na horizont pod djelovanjem žiroskopskog momenta propelera nalazi se pomicanjem za 90° oko ose propelera u smjeru rotacije.”

To je, u stvari, sva mudrost. Samo zapamtite: gornji dijagram je pogled iz kokpita, a ne prednji pogled na avion. I imajte na umu da se u Cessni i drugim zapadnim avionima propeler rotira u drugom smjeru, što znači da će se avion kretati u suprotnom smjeru, „u smjeru rotacije“.

Žiroskopski moment, kao i asimetrija potiska propelera, prilično je neugodna stvar. Posebno je problematično u zavojima, kada osa rotacije propelera dugo vremena kontinuirano odstupa. Na Yak-18T, na primjer, u desnom skretanju avion uvijek izbacuje 20 metara, a u lijevom skretanju uvijek gubi visinu. Takođe, žiroskopski momenat je veoma uočljiv i na avionima sa repnim točkom, gde je prilikom poletanja potrebno prvo podići rep od zemlje pomeranjem upravljačkog točka od sebe. Osa rotacije propelera odstupa pod veoma velikim uglom i tu se avion ljulja u stranu. Nije najbolji trenutak, treba napomenuti. Na sreću, avioni sa nosnim podupiračima nemaju ovu funkciju. Međutim, u zraku, nagla promjena visine tona može dovesti do jakog klizanja – budite oprezni!

Pa... nadam se da smo shvatili uticaj propelera na ponašanje jednomotornog aviona. Zasebno ću vam reći o karakteristikama višemotornog aviona tokom vremena.