Letalski propeler: ime, razvrstitev in značilnosti

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Osnova gibanja zraka na principih aerodinamike je prisotnost sile, ki nasprotuje zračnemu uporu pri letu in gravitaciji. Vsa sodobna letala, razen jadralnih letal, imajo motor, katerega moč se pretvori v to silo. Mehanizem, ki pretvarja vrtenje gredi elektrarne v potisk je letalski propeler.

Opis propelerja

Letalski propeler je mehanska naprava z lopaticami, ki jo vrti gred motorja in ustvarja potisk za gibanje letala v zraku. Z nagibanjem lopatic propeler vrže zrak nazaj in tako ustvari območje nizkega tlaka pred seboj in visokega tlaka za njim. Skoraj vsi ljudje na zemlji so vsaj enkrat v življenju imeli priložnost videti to napravo, zato številne znanstvene definicije niso potrebne. Propeler je sestavljen iz lopatic, pesta, povezanega z motorjem preko posebne prirobnice, uteži za ravnotežje, ki so nameščene na pestu, mehanizma za spreminjanje nagiba propelerja in prevleke, ki pokriva pesto.

Druga imena

Kako je drugo ime za propeler letala? Zgodovinsko sta obstajali dve glavni imeni: dejanski propeler in propeler. Vendar so se pozneje pojavila druga imena, ki poudarjajo bodisi oblikovne značilnosti bodisi dodatne funkcije, dodeljene tej enoti. Natančneje:

• Fenestron. Vijak, vstavljen v poseben kanal v repu helikopterja.
• Protor. Vijak, zaprt v posebnem obroču.
• Propfan. To so puščični ali sabljasti vijaki v dveh vrstah z zmanjšanim premerom.
• Windfan. Sistem za rezervno napajanje v sili iz prihajajočega zračnega toka.
• Rotor. Temu včasih pravijo glavni rotor helikopterja in nekaterih drugih.

teorija propelerja

V svojem bistvu je kateri koli letalski propeler nekakšna premična krila v malem, ki živijo po istih zakonih aerodinamike kot krilo. To pomeni, da lopatice, ki se premikajo v atmosferskem okolju, zaradi svojega profila in naklona ustvarjajo zračni tok, ki je gonilna sila letala. Moč tega toka je poleg specifičnega profila odvisna od premera in hitrosti propelerja. Hkrati je odvisnost potiska od vrtljajev kvadratna, od premera pa celo do 4. Splošna formula potiska je naslednja: P=αρn²D^{4kjer je:}

• α – koeficient potiska propelerja (odvisno od zasnove in profila lopatic);
• ρ - gostota zraka;
• n - število vrtljajevvijaki;
• D je premer vijaka.

Zanimiva je primerjava z zgornjo formulo, drugo, ki izhaja iz iste teorije vijakov. To je zahtevana moč za zagotovitev vrtenja: T=Βρn³D^{5, kjer je Β izračunani faktor moči propelerja.}

Če primerjamo ti dve formuli, lahko vidimo, da s povečanjem hitrosti letalskega propelerja in povečanjem premera propelerja zahtevana moč motorja eksponentno raste. Če je nivo potiska sorazmeren s kvadratom vrtljajev in 4. potenco premera, se zahtevana moč motorja poveča že sorazmerno s kubo vrtljajev in 5. potenco premera propelerja. Z večanjem moči motorja se povečuje tudi njegova teža, ki zahteva še več potiska. Še en začaran krog v letalski industriji.

specifikacije propelerja

Vsak propeler, nameščen na letalu, ima naslednje značilnosti:

• Premer vijaka.
• Geometrijski premik (korak). Ta izraz se nanaša na razdaljo, ki bi jo prepotoval vijak in trčil v teoretično trdno površino v enem obratu.
• Tegala - dejanska razdalja, ki jo propeler prevozi v enem obratu. Očitno je ta vrednost odvisna od hitrosti in frekvence vrtenja.
• Kot rezila - kot med ravnino in dejanskim nagibom propelerja.
• Oblika rezila – Večina sodobnih rezil je sabljasto oblikovanih, ukrivljenih.
• Profil rezila - prerez vsakega rezila ima praviloma obliko krila.
• Srednji akord rezila –geometrijska razdalja med sprednjim in zadnjim robom.

Hkrati je glavna značilnost letalskega propelerja njegov potisk, torej tisto, za kar je potreben.

Dignity

Letala, ki uporabljajo propeler kot propeler, so veliko bolj ekonomična od svojih turboreaktivnih analogov. Učinkovitost doseže 86 %, kar je za reaktivna letala nedosegljiva vrednost. To je njihova glavna prednost, ki jih je v času naftne krize v 70. letih prejšnjega stoletja dejansko ponovno spravila v pogon. Na kratkih razdaljah hitrost ni kritična v primerjavi z ekonomičnostjo, zato je večina regionalnih letalskih letal gnanih na propeler.

pomanjkljivosti

Propelerska letala imajo tudi slabosti. Najprej so to čisto "kinetične" slabosti. Med vrtenjem propeler letala, ki ima lastno maso, vpliva na telo letala. Če se rezila, na primer, vrtijo v smeri urinega kazalca, se ohišje nagiba k vrtenju v nasprotni smeri urinega kazalca. Turbulence, ki jih ustvarja propeler, aktivno sodelujejo s krili in peresom letala, ustvarjajo različne tokove v desno in levo in s tem destabilizirajo pot leta.

Nazadnje je vrteči se propeler neke vrste žiroskop, to pomeni, da teži ohraniti svoj položaj, kar otežuje spreminjanje poti leta za zraksodišče. Te pomanjkljivosti letalskega propelerja so znane že dolgo in oblikovalci so se z njimi naučili obvladovati tako, da so v zasnovo samih ladij ali njihovih krmilnih površin (krmila, spojlerji itd.) vnesli določeno asimetrijo. Po pravici povedano je treba omeniti, da imajo tudi reaktivni motorji podobne "kinetične" pomanjkljivosti, vendar v nekoliko manjši meri.

Minusom lahko pripišemo tudi tako imenovani učinek zaklepanja, ko povečanje premera in vrtilne hitrosti propelerja letala do določenih meja preneha povzročati učinek v obliki povečanja potiska. Ta učinek je povezan s pojavom na določenih odsekih lopatic zračnih tokov blizu ali nadzvočne hitrosti, kar ustvarja valovno krizo, to je nastanek zračnih sunkov. Pravzaprav premagajo zvočno mejo. V zvezi s tem največja hitrost letala s propelerjem ne presega 650-700 km/h.

Morda edina izjema je bil bombnik Tu-95, ki doseže hitrost do 950 km/h, torej skoraj zvočno hitrost. Vsak od njegovih motorjev je opremljen z dvema koaksialnima propelerjema, ki se vrtita v nasprotni smeri. No, zadnja težava propelerskih letal je njihov hrup, za katerega letalske oblasti nenehno zaostrujejo zahteve.

Razvrstitev

Obstaja veliko načinov za razvrščanje letalskih propelerjev. Razdeljeni so v skupine glede na material, iz katerega so izdelani, obliko rezil, njihov premer, količino in številne druge.značilnosti. Najpomembnejša pa je njihova razvrstitev po dveh kriterijih:

• Prvi - obstajajo propelerji s spremenljivim in fiksnim naklonom.
• Drugi - tu so vijaki za vlečenje in potiskanje.

Prvi je nameščen na sprednji strani letala, drugi pa v zadnjem delu. Letalo s potisnim propelerjem je nastalo prej, potem pa je bilo za nekaj časa pozabljeno in se šele relativno nedavno ponovno pojavilo na nebu. Zdaj se ta postavitev pogosto uporablja na majhnih letalih. Obstajajo celo precej eksotične možnosti, opremljene z vlečnimi in potisnimi rezili hkrati. Letalo z zadnjim propelerjem ima številne prednosti, med katerimi je najpomembnejše njegovo višje razmerje med dvigom in uporom. Vendar ima krilo zaradi pomanjkanja dodatnega pretoka zraka iz propelerja najslabše vzletne in pristajalne lastnosti.

Vijaki s spremenljivim nagibom

Propelerji s spremenljivim korakom so nameščeni na skoraj vseh sodobnih srednjih in velikih letalih. Pri velikem nagibu rezila je dosežen velik potisk, če pa je število vrtljajev motorja precej nizko, bo pospešek izjemno počasen. To je zelo podobno situaciji z avtomobilom, ko poskušate zagnati v višji prestavi.

Visoka hitrost in majhen naklon propelerja ustvarjata nevarnost zastoja in padca potiska na nič. Zato se med letom naklon nenehno spreminja. Zdaj to počne avtomatizacija, prej pa je moral pilot sam to nenehno spremljati ročno.prilagodite kot. Mehanizem za spreminjanje nagiba propelerja je posebna puša s pogonskim mehanizmom, ki vrti lopatice glede na os vrtenja za zahtevano stopnjo.

Sodobni razvoj v Rusiji

Delo na izboljšanju naprav se ni nikoli nehalo. Trenutno potekajo preizkusi novega propelerja letala AB-112. Uporabljal se bo na lahkem vojaškem transportnem letalu Il-112V. To je 6-kraki propeler z izkoristkom 87 %, premerom 3,9 metra in hitrostjo vrtenja 1200 vrt/min in propelerjem s spremenljivim korakom. Razvit je bil nov profil rezila in njegova oblika je bila olajšana.