Построение лопасти винта: Построение чертежа гребного винта

Построение чертежа гребного винта

1. Расчет контура лопасти гребного винта

Средняя ширина лопасти:

(3.1)

где – радиус гребного винта,;

– дисковое отношение,;

– число лопастей гребного винта,.

Максимальная ширина лопасти:

(3.2)

где – коэффициент для винтов с числом лопастей.

Отрезки иопределяют контуры входящей и выходящей кромок лопасти. Определим величины,,,ина относительных радиусах: 0,3; 0,5; 0,7; 0,8; 0,95 и 1,0.

Для относительного радиуса :

Значения коэффициентов принимаются согласно таблице 3.

Таблица 3.1 – Построение контура лопасти

0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	0,95	1,0
46,90	52,64	56,32	57,60	56,08	51,40	41,65	23,35	7,7	
29,18	33,32	37,30	40,78	43,92	46,68	48,35	47,0	41,2	20,14
76,08	85,96	93,62	93,38	100,0	98,08	90,08	70,35	48,88	

Продолжение таблицы 3. 1

35,0

38,9

44,3

47,9

50,0

48,1



По полученным значениям величин ,,,ина относительных радиусах 0,3; 0,5; 0,7; 0,8; 0,95 и 1, строится контур лопасти винта.

Рисунок 3.1 – Построение спрямленного контура лопасти

Проводится осевая линия лопасти и от нее на выбранных радиусах откладываются вправо величины , определяющие положение входящей кромки лопасти, относительно оси, а влево откладываются величины, определяющие положение выходящей кромки лопасти, относительно оси.

Затем, используя лекало, соединяются полученные точки и получается спрямленный контур лопасти. От входящей кромки, на тех же радиусах, откладываются в сторону вертикальной оси величины , которые определяют положение линии наибольших толщин на спрямленном контуре лопасти.

Распределение толщин лопасти по ее длине

Под толщиной лопасти винта на данном радиусепонимается наибольшая толщина соответствующего сечения лопасти.

Толщина лопасти у корня назначается из соображений прочности, в остальных сечениях – из условия обеспечения достаточной прочности и наилучших гидромеханических качеств.

Толщина конца лопасти (у края) устанавливается из конструктивных соображений. Численные значения максимальной толщины на конце лопасти , а также условные максимальные толщины на оси винтав зависимости от числа лопастей гребного винта приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Определение толщин лопасти

Число лопастей

0,008

0,007

0,011

0,010

0,009

0,10

0,09

0,08

0,09

0,082

0,08

На современных грузовых и буксирных судах речного флота используются утолщенные четырехлопастные гребные винты где .

Диаграмму наибольших толщин рекомендуется строить в такой последовательности:

Проводится образующая лопасти в виде прямой линии, проходящей через точку пересечения оси ступицы и винта с его диском и имеющей заданный наклон образующей в корму.
Наклон образующей задается значением на конце лопасти.
От образующей лопасти параллельно оси винта откладываем величину , а на оси винтаи соединяем полученные точки.

Рисунок 3.2 – Распределение толщин лопасти по длине

Уклон у края лопасти принимается согласно таблицы 3.3 в зависимости от диаметра винта.

Таблица 3.3 – Значение уклона лопасти m_R

Диаметр D, м	Уклон m_R, мм	Диаметр D, м	Уклон m_R, мм
>0,5 0,8	45	>1,4 1,6	120
>0,8 1,0	60	>1,6 1,8	130
>1,0 1,2	80	>1,8 2,0	150
>1,2 1,4	100	>2,0 2,2	160

Принимаем для значение.

Максимальная относительная толщина на конце лопасти и оси винта:

После построения диаграммы наибольших толщин определяются максимальные толщины на относительных радиусах 0,3; 0,5; 0,7; 0,8 и 0,95:

СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ ГРЕБНОГО ВИНТА В ИНВЕНТОРЕ | Методическая разработка (7 класс):

Слайд 1

СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ ГРЕБНОГО ВИНТА В ИНВЕНТОРЕ 1. СТРАТЕГИЯ СОЗДАНИЯ МОДЕЛИ ГРЕБНОГО ВИНТА: А- ПОСТРОЕНИЕ СТУПИЦЫ ГРЕБНОГО ВИНТА Б- ПОСТРОЕНИЕ ЛОПАСТИ ВИНТА В- ПОСТРОЕНИЕ ТРЕХЛОПАСТНОГО ГРЕБНОГО ВИНТА Г- ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕРИАЛА К МОДЕЛИ ВИНТА

Слайд 2

СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ ГРЕБНОГО ВИНТА В ИНВЕНТОРЕ А- ПОСТРОЕНИЕ СТУПИЦЫ ВИНТА — ПРИ ОТКРЫТИИ ПРОГРАММЫ ВЫБИРАЕМ ОПЦИЮ ИНВЕРТОРА, СОЗДАТЬ ДЕТАЛЬ. — В МЕНЮ ПРОГРАММЫ ВЫБИРАЕМ «СОЗДАТЬ 2Д ЭСКИЗ» — ДЛЯ СОЗДАНИЯ 2Д ЭСКИЗА, ВЫБИРАЕМ ПЛОСКОСТЬ ПОСТРОЕНИЙ X-Y — ПРОГРАММОЙ БУДЕТ СОЗДАН ЭСКИЗ С НОМЕРОМ 1, ЭСКИЗ1 ДОСТУПЕН В БРАУЗЕРЕ (СЛЕВА В КОЛОНКЕ МОДЕЛЬ).

Слайд 3

— НА ВЫБРАННОЙ ПЛОСКОСТИ СТРОИМ ОКРУЖНОСТЬ С ЦЕНТРОМ 0,0,0 ДИАМЕТРОМ 15 ММ, ЭТО ДИАМЕТР СТУПИЦЫ ВИНТА — В ПАНЕЛИ МЕНЮ ВЫБИРАЕМ «ПРИНЯТЬ ЭСКИЗ» И ИСПОЛЬЗУЯ «КУБ» УСТАНАВЛИВАЕМ ВИД МОДЕЛИ В ИЗОМЕТРИИ. — В МЕНЮ ВЫБИРАЕМ КОМАНДУ «ВЫДАВЛИВАНИЕ» НА РАССТОЯНИЕ 35 ММ, ПОЛУЧИЛСЯ ЦИЛИНДР ДИАМЕТРОМ 15 ММ И ВЫСОТОЙ 35 ММ — ДАЛЕЕ ВЫБИРАЕМ КОМАНДУ «СОПРЯЖЕНИЕ», РАДИУС СОПРЯЖЕНИЯ 7 ММ (7,5 ММ), МЕТОД — «РЕБРО» — ВЫДЕЛЯЕМ РЕБРО ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ ЦИЛИНДРА, ПРИ ЭТОМ РЕБРО ЦИЛИНДРА СКРУГЛЯЕТСЯ С ВЫБРАННЫМ РАНЕЕ РАДИУСОМ — В МЕНЮ ПАНЕЛИ «СОПРЯЖЕНИЕ» НАЖИМАЕМ КНОПКУ «ПРИМЕНИТЬ» И «ОК» СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ ГРЕБНОГО ВИНТА В ИНВЕНТОРЕ

Слайд 4

Б- ПОСТРОЕНИЕ ЛОПАТКИ ВИНТА — В МЕНЮ ВЫБИРАЕМ «СОЗДАТЬ 2Д ЭСКИЗ» — ДЛЯ СОЗДАНИЯ 2Д ЭСКИЗА, ВЫБИРАЕМ ПЛОСКОСТЬ ПОСТРОЕНИЙ Y-Z, В БРАУЗЕРЕ СОЗДАЕТСЯ НАЗВАНИЕ ЭСКИЗА «ЭСКИЗ2» — НА ВЫБРАННОЙ ПЛОСКОСТИ СТРОИМ ПРЯМУЮ ЛИНИЮ (№1) ОТ НИЖНЕЙ ЧАСТИ ОСНОВАНИЯ ЦИЛИНДРА ПАРАЛЛЕЛЬНО ПРОЕКЦИИ ОСНОВАНИЯ НА ПЛОСКОСТЬ, ДЛИННОЙ 28 ММ — В ПАНЕЛИ МЕНЮ ВЫБИРАЕМ «ПРИНЯТЬ ЭСКИЗ» СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ ГРЕБНОГО ВИНТА В ИНВЕНТОРЕ — В МЕНЮ ВЫБИРАЕМ «СОЗДАТЬ 3Д ЭСКИЗ» — В МЕНЮ ПОСТРОЕНИЯ 3Д ЭСКИЗА, ВЫБИРАЕМ КОМАНДУ ПОСТРОЕНИЯ «СПИРАЛЬ» — В ПОДМЕНЮ «СПИРАЛЕВИДНАЯ ФОРМА» УСТАНАВЛИВАЕМ ТИП -«ЧИСЛО ВИТКОВ И ДЛИНА», В ПРАВОМ ВЕРХНЕМ УГЛУ МЕНЮ ПАНЕЛИ «СПИРАЛЬ» ВЫБИРАЕМ НАПРАВЛЕНИЕ ЗАКРУЧИВАНИЯ СПИРАЛИ

Слайд 5

— ВЫБИРАЕМ НАЧАЛО ПОСТРОЕИЯ СПИРАЛИ: ЦЕНТР НИЖНЕГО ОСНОВАНИЯ ЦИЛИНДРА И ЗАМЫКАЕМ СПИРАЛЬ НА ВЫСОТЕ ОСИ ЦИЛИНДРА 28 ММ, КОРРЕКТИРУЕМ ЗНАЧЕНИЕ «ВЫСОТА» В ПАНЕЛИ ПОДМЕНЮ «СПИРАЛЕВИДНАЯ ФОРМА» — 28 ММ, ЗНАЧЕНИЕ ДИАМЕТР — 15 ММ. ЧИСЛО ВИТКОВ 0,25 (ШАГ ВИНТА), УКЛОН — 0 ГРАДУСОВ — НЕОБХОДИМО СОВМЕСТИТЬ НАЧАЛО СПИРАЛИ С НАЧАЛОМ ПРЯМОЙ ЛИНИИ (№1) ПОСТРОЕННОЙ В ПУНКТЕ ВЫШЕ, — В ПАНЕЛИ МЕНЮ ВЫБИРАЕМ «ПРИНЯТЬ ЭСКИЗ» И ИСПОЛЬЗУЯ «КУБ» УСТАНАВЛИВАЕМ ВИД МОДЕЛИ В ИЗОМЕТРИИ. — ПЕРВЫЙ ШАГ ПОСТРОЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ЛОПАТКИ ИСПОЛЬЗУЕМ КОМАНДУ «СДВИГ» — В МЕНЮ ВЫБИРАЕМ КОМАНДУ «СДВИГ», НА ПАНЕЛИ ПОДМЕНЮ КОМАНДЫ «СДВИГ» УСТАНАВЛВАЕМ ТИП «ТРАЕКТРОРИЯ И НАПР. ПОВ-ТЬ» — В РЕЖИМЕ НАЖАТОЙ КНОПКИ «ЭСКИЗ» ВЫДЕЛЯЕМ ПРЯМУЮ (№1) (ПРЯМАЯ ЛИНИЯ (№1) ИЗМЕНЯЕТ ЦВЕТ СОСТОЯНИЯ (СИНИЙ ЦВЕТ СООТВЕТСТВУЕТ ВЫДЕЛЕНИЮ) СЛЕДУЮЩИЙ ШАГ ПОСТРОЕНИЯ, ОПРЕДЕЛЯЕМ ПУТЬ ПО КОТОРОМУ БУДЕТ ПРОХОДИТЬ СДВИГ ВЫДЕЛЕННОЙ РАНЕЕ ПРЯМОЙ ЛИНИИ №1 — ДЛЯ ЭТОГО ПРИ НАЖАТОЙ КНОПКИ «ПУТЬ» НА ПАНЕЛИ ПОДМЕНЮ «СДВИГ» ВЫДЕЛЯЕМ СПИРАЛЬНУЮ ЛИНИЮ (ОКРАШИВАЕТСЯ В СИНИЙ ЦВЕТ) — ДАЛЕЕ НЕОБХОДИМО ВЫБРАТЬ ПОВЕРХНОСТЬ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСТРОЕНИЯ СДВИГА, ДЛЯ ЭТОГО НАЖИМАЕМ КНОПКУ «ПОВЕРХНОСТЬ НАПРАВЛЯЮЩЕЙ» И ВЫДЕЛЯЕМ ПОВЕРХНОСТЬ ЦИЛИНДРА ПОВЕРХНОСТЬ ЛОПАТКИ БУДЕТ ПОСТРОЕНА, НАЖИМАЕМ КНОПКУ «ОК» НА ПАНЕЛИ ПОДМЕНЮ «СДВИГ» СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ ГРЕБНОГО ВИНТА В ИНВЕНТОРЕ

Слайд 6

— ЗАДАЕМ ТОЛЩИНУ СЛОПАТКИ, ДЛЯ ЭТОГО ИСПОЛЬЗУЕМ КОМАНДУ «ТОЛЩИНА СМЕЩЕНИЯ» В МЕНЮ ПРОГРАММЫ НА ПАНЕЛИ ПОДМЕНЮ КОМАНДЫ «ТОЛЩИНА» НАЖИМАЕМ КНОПКУ «ВЫБРАТЬ», ПАРАМЕТР «РАССТОЯНИЕ» УСТАНАВЛИВАЕМ 1 ММ (В НАШЕМ СЛУЧАЕ, ЭТО ТОЛЩИНА ЛОПАТКИ) ВЫДЕЛЯЕМ ПОВЕРХНОСТЬ ЛОПАТКИ ДЛЯ КОРРЕКЦИИ ТОЛЩИНЫ, ПОСЛЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОВЕРХНОСТИ ЛОПАТКИ НАЖИМАЕМ КНОПКУ «ОК» НА ПАНЕЛИ ПОДМЕНЮ «ТОЛШИНА СМЕЩЕНИЯ« ЛОПАТКА ГРЕБНОГО ВИНТА ПОСТРОЕНА, НЕОБХОДИМО ВЫПОЛНИТЬ СОПРЯЖЕНИЕ (СКРУГЛЕНИЕ) ОСТРЫХ РЕБЕР ИСПОЛЬЗУЕМ КОМАНДУ «СОПРЯЖЕНИЕ» — ДЛЯ СКРУГЛЕНИЯ РЕБЕР ПЕРЕДНЕЙ И ЗАДНЕЙ ЧАСТИ ЛОПАТКИ ИСПОЛЬЗУЕМ ПАРАМЕТР СКРУГЛЕНИЯ — 12 ММ ИСПОЛЬЗУЕМ КОМАНДУ «СОПРЯЖЕНИЕ» ДЛЯ СКРУГЛЕНИЯ РЕБЕР ТОРЦЕВЫХ КРОМОК ЛОПАТКИ, ПРИМЕНЯЕМ ПЕРЕМЕННЫЙ ПАРАМЕТР СКРУГЛЕНИЯ – ОТ 0 ДО 1 ММ (ПРИМЕРНО) СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ ГРЕБНОГО ВИНТА В ИНВЕНТОРЕ

Слайд 7

В — СОЗДАНИЕ ТРЕХЛОПАСТНОГО ГРЕБНОГО ВИНТА — КОПИРУЕМ ЛОПАТКУ И ЭЛЕМЕНТЫ СКРУГЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗУЯ КРУГОВОЙ МАСИВ — ВЫДЕЛЯЕМ ЭЛЕМЕНТЫ ЛОПАТКИ, ВЫСТАВЛЯЕМ ПАРАМЕТР «РАЗМЕЩЕНИЕ» РАВНЫМ -3, 360 ГРАДУСОВ — ПРОВЕРЯЕМ РЕЗУЛЬТАТ ПОСТРОЕНИЯ И НАЖИМАЕМ КНОПКУ «ОК» СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ ГРЕБНОГО ВИНТА В ИНВЕНТОРЕ

Слайд 8

Г — ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕРИАЛА К МОДЕЛИ ВИНТА — ОТКРЫВАЕМ ВКЛАДКУ МЕНЮ «ОБОЗРЕВАТЕЛЬ ВИДОВ», БИБЛИАТЕКУ МАТЕРИАЛОВ INVENTOR ВЫДЕЛЯЕМ ГРЕБНОЙ ВИНТ ПОЛНОСТЬЮ, И НАЗНАЧАЕМ МАТЕРИАЛ С УМЕРЕННОЙ ПОЛИРОВКОЙ — В МЕНЮ «РЕДАКТОР ВНЕШНЕГО ВИДА С УМЕРЕННОЙ ПОЛИРОВКОЙ» ВЫБИАЕМ МЕТАЛЛ ТИП — ЛАТУНЬ — ПРОВЕРЯЕМ РЕЗУЛЬТАТ И НАЖИМАЕМ КНОПКУ «ОК» СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ ГРЕБНОГО ВИНТА В ИНВЕНТОРЕ

Слайд 9

СОХРАНЯЕМ ФАЙЛ НАЖАВ КНОПКУ С ИЗОБРАЖЕНИЕМ ДИСКЕТКИ В ВЕРХНЕМ ЛЕВОМ УГЛУ ЭКРАНА СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ ГРЕБНОГО ВИНТА В ИНВЕНТОРЕ ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ ГРЕБНОГО ВИНТА ЗАВЕРШЕНО

ГРЕБНОЙ ВИНТ — Словарь морских терминов на Корабел.

ру

судовой движитель, состоящий из нескольких (3 — 8) лопастей, которые расположены радиально на цилиндрической или конической ступице на равных угловых расстояниях. Гребные Винты имеют различную конструкцию: цельнолитую, с поворотными (винты регулируемого шага) и со съемными лопастями. Гребной Винт со съемными лопастями, имеющими болтовое соединение со ступицей, применяют главным образом на судах ледового плавания. Гребные Винты изготовляют из бронзы, латуни, нержавеющих и углеродистых сталей, чугуна. Металлические винты выполняют литыми с последующей станочной обработкой. Для малых Гребных Винтов применяют пластмассы. Диаметр наиболее крупных винтов около 10 м. Лопасти Гребного Винта представляют собой крылья специальной формы, образованные пересечением 2 винтовых поверхностей. Линия этого пересечения является контуром лопасти. Сторона лопасти, обращенная в нос судна, называется засасывающей, поскольку при движении судна передним ходом на ней развивается разрежение среды. Противоположная сторона лопасти является нагнетающей. Часть лопасти, примыкающая к ступице, называется корневой. Различают Гребные Винты правого и левого вращения в зависимости от направления вращения образующих лопасти винтовых поверхностей. Сечения лопастей цилиндрическими поверхностями, соосными с осью Гребного Винта, характеризуют профиль лопастей. Отношение шага винтовых поверхностей к диаметру винта называют шаговым отношением. Обычно оно равно 0,6 — 1,5. Шаг винтовой поверхности может быть постоянным вдоль радиуса лопасти или переменным, соответственно различают винты постоянного и переменного шага. При построении чертежей Гребного Винта оперируют спрямленными элементами лопасти. Под спрямленным контуром лопасти понимается контур, образованный концами прямолинейных отрезков, длина которых равна ширине лопасти на данном радиусе; лопасть, описанная этим контуром, называется спрямленной. Отношение площади спрямленных лопастей к площади диска, диаметр которого равен диаметру Гребного Винта, называется дисковым отношением.

Оно изменяется в диапазоне 0,5 — 1,5. Шаговое и дисковое отношения являются основными геометрическими параметрами, влияющими на гидродинамические характеристики Гребного Винта. Гидродинамические характеристики Гребного Винта, определяемые упором, направленным вдоль его оси и обеспечивающим движение судна, и моментом, необходимым для вращения Гребного Винта, представляются в виде безразмерных величин, называемых коэффициентом упора и коэффициентом момента.

ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ:

Определение «Гребной винт» в свободной энциклопедии Википедия

По данным
«МОРСКОЙ ЭНЦИКЛОПЕДИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ» в двух томах, том 1. Под редакцией академика Н.Н.Исанина

РАСЧЕТ ВИНТОВ | МОДЕЛИСТ-КОНСТРУКТОР

Для построения шаблонов винта (вида сбоку) при заданной форме лопасти (вида сверху) и шаге используются два основных метода расчета: аналитический и графический. Обычно при этом опираются на следующие характеристики винта: диаметр, относительную ширину лопасти и шаг. Поскольку величину скольжения учесть заранее сложно, то исходят из геометрического шага винта.

Из рисунка 1 видно, что тангенс угла наклона лопасти (α) в любом сечении связан с шагом (Н) и радиусом (r) винта в этой точке соотношением:

tgα = H/2πr.

Рис. 1. Шаг винта и развертка винтовой линии:

R — радиус лопасти, r — радиус сечения лопасти, H — шаг винта, — окружность, описываемая сечением лопасти винта, 2πr — развертка окружности на плоскости, Б — спираль, описываемая лопастью, Б’ — развертка спирали на плоскости, α — угол подъема лопасти.

Из уравнения можно определить толщину лопасти на виде сбоку (b) (рис. 2), зная ее ширину при виде сверху (a). В том же сечении. находящемся на расстоянии r от оси винта, справедливо равенство:

b = a*tgα.

Рис. 2. Сечение лопасти:

a — ширина лопасти при виде сверху, b — толщина лопасти при виде сбоку, a’ — действительная ширина лопасти, α — угол подъема лопасти.

Фактическую ширину лопасти (а₁) определяют из соотношения:

а₁= a/cosα, или

а₁= b/sinα.

Таким образом, используя две первые зависимости и рисунок 1 и выбрав вид винта сверху и его шаг, можно построить шаблон винта при виде сбоку.

Порядок аналитического расчета винта

1. Для удобства расчетов надо вычислить так называемый приведенный шаг (H₁):

H₁ = H/2π.

2. На миллиметровой бумаге строят винт по виду сверху.

3. Перпендикулярно осевой линии лопасти проводят отрезки, отстоящие от центра на 30, 40… (r) мм.

4. Определяют тангенс угла наклона каждого сечения, находящегося на расстоянии 30, 40… (r) мм от центра:

tgα = H₁/r.

5. Определяют толщину винта при виде сбоку:

b = a*tgα.

6. Параллельно осевой линии лопасти на виде сверху нужно провести прямую, на которой восстанавливают перпендикуляры, отстоящие от центра на 30, 40… (r) мм. На них откладывают величины толщин винта, рассчитанные для соответствующих сечений.

7. Полученные точки соединяют плавной кривой. (Для удобства работы результаты необходимо занести в таблицу.)

На практике многие авиамоделисты, особенно начинающие, используют графический метод построения вида винта сбоку. Так как оба метода основаны на одних и тех же зависимостях, то графический метод имеет преимущества только в большей наглядности.

Порядок графического расчета винта

1. На миллиметровой бумаге постройте вид винта в плане (рис. 3).

Рис. 3. Построение шаблона винта.

2. Перпендикулярно осевой линии лопасти проведите отрезки, отстоящие от центра на 30, 40 и т. д. мм.

3. Параллельно осевой линии прочертите вспомогательную линию. От центра винта к ней восстановите перпендикуляр высотой H₁.

Аналитический расчет шаблонов винта H = 180, H₁ = 28,7

4. Конец перпендикуляра соедините наклонными линиями с точками, отстоящими на расстоянии 30, 40… мм от центра.

5. На каждой наклонной линии необходимо построить прямоугольный треугольник. Его основание будет равно ширине лопасти, а высота ее толщине при виде сбоку в соответствующем сечении.

6. Параллельно осевой линии лопасти проведите прямую, на которой восстановите перпендикуляры, отстоящие от центра на 30, 40… мм. Затем на них отложите величины толщин винта, определенные из рисунка для соответствующих сечений.

7. Полученные точки соедините плавной кривой.

В таблице и на рисунке 3 приведены примеры расчета винта Ø 220 мм, шагом 180 мм для двигателя объемом 2,5 см³.

А. ПИКЕЛЬНЫЙ, руководитель авиамодельного кружка, г. Днепропетровск

Описание программы расчета винтов

Описание программы расчета винтов
Описание программы расчета винтов

      Существует несколько теорий расчётов воздушных винтов. Важное практическое значение имеет теория Сабинина — Юрьева, которая устанавливает взаимосвязь параметров потока, размеров лопастей винта и мощности, потребляемой винтом при заданной частоте его вращения. Алгоритм нашей программы создавался на основе последовательности расчёта винта по упомянутой теории, но с учётом ряда допущений, которые, не оказывая существенного влияния на конечный результат, намного уменьшали объём расчётных работ по книге: П. И.Чумак, В.Ф.Кривокрысенко — Расчёт, проектирование и постройка сверхлёгких самолётов, с изменениями и дополнениями из других источников.
      Значения Cy, K — берутся с графиков, а не из неточных формул. Введен учёт изменения плотности воздуха и мощности двигателя с высотой. Введен учёт изменения оборотов с температурой. Добавлены методики расчёта (к расчёту с постоянным углом атаки) с постоянным шагом и постоянной удельной тягой.
      Исправлены формулы P, V1, и треугольник скоростей в плоскости винта рассчитывается по Сабинину-Юрьеву.
      Программа позволяет вести расчёты с постоянным углом атаки, с постоянным шагом, или с постоянной удельной тягой по участкам лопасти; позволяет задавать желаемую форму лопасти при соответствии мощности, потребляемой винтом, с располагаемой мощностью мотора.

Интерфейс программы состоит из нескольких закладок. Ниже приведено их краткое описание.

«Мираж»: реклама парапланерного клуба г.Арзамаса «Мираж» ().

Параметры: ввод входных (желаемых) параметров: мощность двигателя, обороты воздушн. винта, скорость полёта, радиус винта граничный, относительная ширина лопасти, число лопастей, относит. нач. радиус участка, угол атаки на относительном радиусе 0.75, точный диаметр ступицы, профиль лопасти, форма лопасти, толщина лопасти, метод расчёта винта. Запуск расчёта винта ().

Результат: просмотр и распечатка полученных результатов (). Просмотр 3D-модели рассчитанного винта (на базе OpenGL). Можно посмотреть винт с любых сторон (), повертеть, приблизить — удалить, сменить освещение (день, ночь), сменить материал винта, посмотреть оригинальную раскраску. Раскраска создаётся в виде отдельного BMP файла. Программа «натягивает» выбранную раскраску на винт. Можно задать вращение с разными скоростями и посмотреть как будет выглядеть рассчитанный винт с выбранной раскраской. Посмотреть отдельно профили на лопасти. Сохранить виды винта в виде графических файлов.

Шаблон профиля: построение шаблонов профилей для изготовления винта (). Печать шаблонов в натуральном масштабе (с точностью до 1 мкм) на лазерном принтере. Есть возможность построить шаблоны в натуральную величину в графическом редакторе Corel DRAW, используя его OLE сервер. Поясняю по русски: «дёргаю за внутренние ниточки» Corel, он открывается и строит всё, что мне надо ().

Шаблон лопасти: построение шаблона лопасти (). Печать шаблона и построение в Corel DRAW. Для сопряжение лопасти со ступицей используется настраиваемый B-сплайн ().

Возможно конвертация шаблонов из формата CDR в формат DXF или DWG.

Графики: ввод, добавление, удаление, изменения серии графиков, для определённого профиля, зависимости аэродинамического качества и коэффициента подъёмной силы от угла атаки лопасти (). При построении графиков по базовым точкам используется интерполяция многочленом Лагранжа. Если, для определённого параметра, нет графика в семействе — используется экстраполяция.

Профили: построение выбранных профилей для определённых b (ширина участка лопасти), c (толщина лопасти) и угла установки сечения лопасти. Печать, построение в Corel DRAW ().

Расчёт прочности: расчёт прочности винта из выбранного материала ().

Подбор винта: автоматический подбор оптимального винта по тяге с указанием диапазонов подбираемых параметров ().

Нач. условия: установка начальных условий: плотность воздуха, лин. скорость конца лопасти, смещение хорды от передней кромки и смещение хорды от верхней кромки и другие. Загрузка внешних настроек графиков ().

Программа содержит режим пакетной обработки Web-заказов расчёта винтов, т. е. Ваши данные обрабатывает робот. Будьте предельно внимательны при вводе данных для расчёта винтов.

Программу разработали: инженеры — электромеханики по специальности авиационное приборостроение, члены Арзамасского парапланерного клуба «Мираж» :
Коновалов С.С. пилот клуба, программист, кандидат технических наук.
Рюмин С.В. пилот, инструктор и начальник (от слова «начал») клуба, авиамоделист со стажем,
в прошлом руководитель авиамодельной секции СЮТ г.Арзамаса, сейчас инженер-конструктор.

Цилиндрическая резьба, трапецоидальная резьба, лопасти судового винта. Построение винтовых линий и поверхностей

Представление о цилиндрической резьбе можно составить из следующего.

Пусть дан круговой цилиндр диаметром d и гибкий прямоугольный треугольник, у которого горизонтальный катет равен ?d, а вертикальный S=?dtga (фиг. 281а). Если треугольник навивать на боковую поверхность цилиндра, то гипотенуза сделает вокруг цилиндра один оборот и образует винтовую линию, обозначенную точками 0′, 1′, 2’… 12′. Угол между гипотенузой и горизонтальным катетом называют углом подъёма винтовой линии, а высоту S=?dtg a—шагом винтовой линии.

Если вдоль винтовой линии перемещать плоскую фигуру в виде треугольника, прямоугольника или трапеции так, чтобы одна из точек при перемещении фигуры находилась на винтовой линии, а плоскость фигуры проходила через ось цилиндра и сохраняла постоянные углы наклона к винтовой линии и к оси цилиндра, то образуется виток, профиль которого будет соответствовать профилю плоской фигуры. Такая нитка (виток) носит название резьбового витка. Резьбы бывают однозаходные и многозаходные. Определить число заходов можно по торцу резьбового изделия. Число заходов резьбы соответствует числу ниток, выходящих на торец винта.

Представление о многозаходных винтовых линиях легко составить из следующего.

Пусть дан круговой цилиндр диаметра d и два одинаковых гибких прямоугольных треугольника, у которых большой катет равен ?d, а другой—?dtga (фиг. 2816), причём вершины треугольников при углах a расположены в диаметрально противоположных точках 0—6. Если начнём навивать треугольники на боковую поверхность цилиндра (в нашем при мере против часовой стрелки), то на ней образуются соответственно две винтовые линии: 0′, 1′, 2’… 12′ и 6″, 7″… 12», 1″… 6» т. е. два захода.

Заметим, что концы винтовых линий расположились так же диаметрально противоположно, как и их начала. Отсюда следует, что при сечении цилиндра любой плоскостью, перпендикулярной к его оси, точки винтовых линий, лежащие в плоскости сечения, всегда (при двух заходах) будут находиться диаметрально противоположно. Заметим также, что в этом примере на высоте хода, равном ?dtga, получилось два витка. Следовательно, одному ходу соответствует два шага, т. е. 2S. В предыдущем примере при одном заходе ход был равен шагу S. При трёхзаходной резьбе одному ходу будет соответствовать три шага—35 и т. д.

Построение однозаходного винта с резьбой треугольного профиля. Пусть требуется построить винтовую поверхность для винта со специальной метрической резьбой, имеющей наружный диаметр резьбы d, внутренний—d₁ и шаг S (фиг. 282). Построение выполняется следующим образом. Строим в плане окружности диаметров d и d₁ а на вертикальной проекции, соответственно шагу S,- профиль резьбы. Делим окружность диаметра d на чётное число равных частей, например на 16. На такое же число частей делим и шаг S. Вертикальная проекция профиля a’₁b’₁c’₁ спроектируется в натуральную величину, а горизонтальная изобразится в виде отрезка а₁b₁c₁ совпадающего с горизонтальной осью 1—9.

Чтобы построить винтовую нитку, перемещаем профиль резьбы от одного положения к другому так, чтобы основание треугольника профиля резьбы скользило по внутреннему диаметру d₁ а плоскость его в любой момент проходила через ось винта.

Пусть профиль резьбы ABC займёт положение a₄b₄c₄ на линии деления 4—12. Вертикальные проекции этих точек должны быть на соответствующих линиях деления.

Так, например, точка с₄‘ будет находиться на четвёртой горизонтальной линии.

Точку b’₄ легко найти из равенства c’₁b’₁=c’₄b’₄. Точка a’₄ спроектируется на 12-ю горизонтальную прямую.

Перемещая профиль резьбы дальше, получим на соответствующих горизонтальных прямых ряд точек, которые будут принадлежать искомой нитке.

Если винт разрезать секущей плоскостью NE, параллельной горизонтальной плоскости проекций, то сечение винта примет вид, показанный на плане.

Чтобы уяснить построение точек, принадлежащих контуру сечения, достаточно определить проекции нескольких точек. Пусть плоскость треугольника ABC расположится параллельно вертикальной плоскости, тогда проекции треугольника сoответственно будут a’₁b’₁c’₁ и а₁b₁c_1i. Секущая плоскость NE пройдёт через точку А. Проекции этой точки а₁и a’₁ строятся легко.

В новом положении треугольника, отмеченном проекциями a₂b₂с₂и a’₂b’₂c’₂, секущая плоскость NE уже не пересечёт вершины треугольника в точке А, а пройдёт несколько ниже и встретит прямую АС в точке К. Проекции её соответственно будут к₂ и k’₂. Как видно, точка К₂приблизилась к внутреннему диаметру винта и отошла от точки А. Таким образом можно определить и остальные точки контура сечения.

Построение винтовой поверхности однозаходного винта с прямоугольной резьбой по наружному диаметру d, внутреннему d₁ и шагу S (фиг. 283). Строим в плане окружности диаметров d и d₁. Делим большую окружность на 16 равных частей. На вертикальной проекции, соответственно шагу S, строим очертание профиля резьбы. Затем делим шаг S на 16 равных частей и через точки деления проводим горизонтальные прямые.

Перемещаем профиль резьбы от одного положения к другому так, как это было разъяснено в предыдущем примере. Начальное положение профиля соответствует на горизонтальной проекции а₁с₁е₁b₁, на вертикальной—а’₁с’₁е’₁b’₁. Если профиль расположится на линии деления 4—12, то на горизонтальной проекции он займёт положение соответственно а₄с₄е₄b₄. Чтобы определить вертикальную проекцию квадрата сечения профиля резьбы, проектируем точки b₄ и е₄ на четвёртую линию деления—b’₄ и е’₄, а а₄ и c₄—на двенадцатую линию; получим точки а’₄и c’₄. При этом a’₄b’₄ = c’₄e’₄ = a’₁b’₁ = c’₁e’₁. Как видно, проекция квадрата изобразилась в виде прямоугольника. Если квадрат расположится по линии деления 5—73, то на вертикальной проекции он изобразится в виде прямой, совпадающей с осью винта. Производя таким образом построение точек и дальше, получим винтовую поверхность однозаходного винта. Если винт разрезать поперёк секущей плоскостью NE, то сечение примет вид, показанный на плане. Если бы секущая плоскость NE была проведена выше или ниже на полшага, то сечение повернулось бы на 180°.

Построение винтовой поверхности винта с трапецоидальной резьбой наружного диаметра d, внутреннего d₁ и шага S (фиг.284).Чтобы выполнить построение, нужно разделить окружность большого диаметра на 16 равных частей. На такое же число нужно разделить и шаг резьбы. Профиль резьбы представляет равнобокую трапецию, вертикальная проекция которой a’₁b’₁e’₁c’₁. Чтобы построить винтовую поверхность этой резьбы, перемещаем вокруг оси винта профиль резьбы так, чтобы большая сторона трапеции скользила по внутреннему диаметру d₁ а сама трапеция в любой момент проходила через ось винта и чтобы при этом за один оборот вокруг d_i она поднялась на высоту шага S. Чтобы построить точки, принадлежащие винтовой нитке, например, для момента, когда трапеция переместится из начального положения в положение, соответствующее четвёртому делению, отмечаем на горизонтальной проекции её точки a₄b₄e₄c₄. Для определения вертикальных проекций этих точек проектируем их на соответствующие линии деления шага,—получим a’₄b’₄e’₄c’₄.

Продолжая таким образом построение и для других положений профиля резьбы, определим остальные точки винтовой нитки. Если винт разрезать секущей плоскостью NE так, как показано на чертеже, то начальной точкой, принадлежащей контуру сечения, как видно, будет точка b’₁

Чтобы получить, например, точку К, производим построение трапеции на вертикальной проекции соответственно горизонтальной её проекции на линии деления 2—10. Секущая плоскость NE пересечёт сторону BE трапеции в точке k’₂ Далее,проектируя к’₂ на линию деления 2—10, получим точку k₂. Так строятся и остальные точки контура сечения.

Построение винтовой поверхности для двухзаходной прямоугольной резьбы (фиг. 285). Как видно из чертежа, операции построения такие же, как и для однозаходных винтов. В отличие от предыдущих примеров, делим на равное число частей не шаг, а ход так, как показано на фиг. 285. При этом перемещаемый вокруг оси винта профиль резьбы за один оборот поднимется не на шаг, как это было раньше, а на два шага.

Чтобы получить, например, точки, принадлежащие положению профиля, когда последний совпадает с линией деления 4—12, т. е. c₄a₄b₄e₄проектируем эти точки на вертикальную проекцию, получим b’₄e’₄. как a’₁b’₁ = c’₁e’₁ перпендикулярны к плоскости H, то,очевидно, a’₁b’₁= = c’₁e’₁ = a’₄b’₄ = c’₄e’₄. Отсюда легко могут быть построены точки a’₄ и c’₄. Дальнейший ход построения ясен. Поперечное сечение при данной секущей плоскости AB изобразится так, как показано на чертеже. Если

плоскость разреза перенести выше на 1/8 хода, то сечение повернётся по

часовой стрелке на угол 45°. Если секущую плоскость провести на 1/4

хода, то сечение повернётся в ту же сторону на 90°.

Построение винтовой поверхности трёхзаходного винта с резьбой трапецоидального профиля (фиг. 286.) Разделим большую окружность на 24 части. На такое же число частей разделим и ход. В данном случае поделена лишь третья часть хода, равная шагу S. В принципе построение такой винтовой поверхноста ничем не отличается от построения для двухзаходного винта, поэтому на пояснениях останавливаться не будем. Нетрудно заметить, что чем больше заходов на винте, тем круче подъём винтовой нитки и, следовательно, гайка, навинчиваемая на трёхзаходный винт при равных шагах 5, за один полный оборот её поднимется или опустится на величину, в три раза большую, чем при однозаходном винте.

Трёхзаходные и двухзаходные винты находят применение в прессах, червячной передаче и других конструкциях.

Вентили, задвижки, краны, слесарные тиски и подобные им изделия

снабжаются однозаходными винтами с прямоугольной, а иногда с трапецоидальной резьбой.

Вычерчивание лопасти судового винта. Пусть даны главный вид лопасти винта, диаметр винта D, шаг H и диаметр вала d. Требуется построить проекции лопасти винта (фиг. 287).

Проводим из центра О’ ряд произвольных концентрических дуг I, II, III… XII. Затем из того же центра О’ откладываем вправо и влево равные углы k’o’6′ так, чтобы очертание лопасти винта не выходило за пределы лучей o’6′. Делим дугу 6’k’6′ на произвольные, но равные части, в нашем примере на 12. Через точки деления 1′, 2’…6′ проводим из центра о’ лучи o’1′; o’2’…o’6′. Строим профильную проекцию оси лопасти. Откладываем симметрично проведённой оси размер шага винта, равный H. Делим шаг винта И на такое же число частей, на какое была разделена дуга 6’k’6′, т. е. на 12. Через точки деления проводим вертикальные прямые и переносим на них с главного вида дуги окружностей I, II, III…XII. Их проекции на виде слева будут частями синусоид. Нахождение точек синусоиды отмечено на кривой I точками 7″, 2″, 3″… 6″. Построение остальных кривых II, III… XII показано без обозначения точек.

Для построения самого очертания лопасти на этом виде нужно перенести с главного вида на синусоиды соответствующие точки пересечения дуг с контуром. Так, например, точке а’ будет соответствовать а», точке b’-b» и т. д. Найденные точки соединяем между собой. Вид сверху может быть построен без затруднений, что видно из чертежа.

Воздушный Винт самолета — Пропеллер. Лопасти самолета. Фото.

Лопастной винт самолета, он же пропеллер или лопаточная машина, которая приводится во вращение с помощью работы двигателя. С помощью винта происходит преобразование крутящего момента от двигателя в тягу.

Воздушный винт выступает движителем в таких летательных аппаратах, как самолеты, цикложиры, автожиры, аэросани, аппараты на воздушной подушке, экранопланы, а также вертолеты с турбовинтовыми и поршневыми двигателями. Для каждой из этих машин винт может выполнять разные функции. В самолетах он используется в качестве несущего винта, который создает тягу, а в вертолетах обеспечивает подъем и руление.

Все винты летательных аппаратов делятся на два основных вида: винты с изменяемым и фиксированным шагом вращения. В зависимости от конструкции самолета винты могут обеспечивать толкающую или тянущую тягу.

При вращении лопасти винта захватывают воздух и производят его отброс в противоположном направлении полета. В передней части винта создается пониженное давление, а позади – зона с высоким давлением. Отбрасываемый воздух приобретает радиальное и окружное направление, за счет этого теряется часть энергии, которая подводится к винту. Сама закрутка воздушного потока снижает обтекаемость аппарата. Сельскохозяйственные самолеты, проводя обработку полей, имеют плохую равномерность рассеивание химикатов из-за потока от пропеллера. Подобная проблема решена в аппаратах, которые имеют соосную схему расположения винтов, в данном случае происходит компенсация с помощью работы заднего винта, который вращается в противоположную сторону. Подобные винты установлены на таких самолетах, как Ан-22, Ту-142 и Ту-95.

Технические параметры лопастных винтов

Наиболее весомые характеристики винтов, от которых зависит сила тяги и сам полет, конечно же, шаг винта и его диаметр. Шаг – это расстояние, на которое может переместиться винт за счет ввинчивания в воздух за один полный оборот. До 30-х годов прошлого века использовались винты с постоянным шагом вращения. Только в конце 1930-х годов практически все самолеты оснащались пропеллерами со сменным шагом вращения

Параметры винтов:

Диаметр окружности винта – это размер, который описывают законцовки лопастей при вращении.
Поступь винта – реальное расстояние, проходящее винтом за один оборот. Данная характеристика зависит от скорости движения и оборотов.
Геометрический шаг пропеллера – это расстояние, которое мог бы пройти винт в твердой среде за один оборот. От поступи винта в воздухе отличается скольжением лопастей в воздухе.
Угол расположения и установки лопастей винта – наклон сечения лопасти к реальной плоскости вращения. За счет наличия крутки лопастей угол поворота замеряется по сечению, в большинстве случаев это 2/3 всей длины лопасти.

Лопасти пропеллера имеют переднюю – режущую – и заднюю кромки. Сечение лопастей имеет профиль крыльевого типа. В профиле лопастей имеется хорда, которая имеет относительную кривизну и толщину. Для повышения прочности лопастей винта используют хорду, которая имеет утолщение к корню пропеллера. Хорды сечения находятся в разных плоскостях, поскольку лопасть изготовлена закрученной.

Шаг винта является основной характеристикой гребного винта, он в первую очередь зависит от угла установки лопастей. Шаг измеряется в единицах пройденного расстояния за один оборот. Чем больший шаг делает винт за один оборот, тем больший объем отбрасывается лопастью. В свою очередь увеличение шага ведет за собой дополнительные нагрузки на силовую установку, соответственно, количество оборотов снижается. Современные летательные аппараты имеют возможность изменять наклон лопастей без остановки двигателя.

Преимущества и недостатки воздушных винтов

Коэффициент полезного действия винтов на современных самолетах достигает показателя в 86%, это делает их востребованными авиастроением. Также нужно отметить, что турбовинтовые аппараты значительно экономнее, чем реактивные самолеты. Все же винты имеют некоторые ограничения как в эксплуатации, так и в конструктивном плане.

Одним из таких ограничений выступает «эффект запирания», который возникает при увеличении диаметра винта или же при добавлении количества оборотов, а тяга в свою очередь остается на том же уровне. Это объясняется тем, что на лопастях пропеллера возникают участки со сверхзвуковыми или околозвуковыми потоками воздуха. Именно этот эффект не позволяет летательным аппаратам с винтами развить скорость выше чем 700 км/час. На данный момент самой быстрой машиной с винтами является отечественная модель дальнего бомбардировщика Ту-95, который может развить скорость в 920 км/час.

Еще одним недостатком винтов выступает высокая шумность, которая регламентируется мировыми нормами ICAO. Шум от винтов не вписывается в стандарты шумности.

Современные разработки и будущее винтов самолета

Технологии и опыт работы позволяют конструкторам преодолеть некоторые проблемы с шумностью и повысить тягу, миновав ограничения.

Таким образом удалось миновать эффект запирания за счет применения мощного турбовинтового двигателя типа НК-12, который передает мощность на два соосные винта. Их вращение в разные стороны позволило миновать запирание и повысить тягу.

Также используются на винтах тонкие саблевидные лопасти, которые имеют возможность затягивания кризиса. Это позволяет достичь более высоких показателей скорости. Такой тип винтов установлен на самолете типа Ан-70.

На данный момент ведутся разработки по созданию сверхзвуковых винтов. Несмотря на то что проектирование ведется очень долго при немалых денежных вливаниях, достичь положительного результата так и не удалось. Они имеют очень сложную и точную форму, что значительно затрудняет расчеты конструкторов. Некоторые готовые винты сверхзвукового типа показали, что они очень шумные.

Заключение винта в кольцо – импеллер – является перспективным направлением развития, поскольку снижает концевое обтекание лопастей и уровень шума. Также это позволило повысить безопасность. Существуют некоторые самолеты с вентиляторами, которые имеют ту же конструкцию, что и импеллер, но дополнительно оснащаются аппаратом направления воздушного потока. Это значительно повышает эффективность работы винта и двигателя.

Другие части самолета

Детали конструкции и эксплуатации воздушного винта

Без метода преобразования мощности, производимой двигателем, в полезную тягу, самолет просто сидел бы на месте, создавал много шума и никуда не летел бы.

В прошлом были опробованы всевозможные конструкции гребных винтов: иногда плоские деревянные лопасти, от одной лопасти с противовесом до нескольких моделей лопастей, вращающихся с разной скоростью.

Пока не стало ясно, что винт похож на крыло, создающее подъемную силу.Но вместо того, чтобы нести самолет, он вытесняет назад большой объем воздуха. Хотя и медленно, по сравнению с чистым реактивным двигателем, который вытесняет небольшой объем воздуха на очень высоких скоростях.

Аэродинамические законы, применимые к крыльям, действительны и для пропеллеров, только не в горизонтальной плоскости, а в вертикальном движении, поэтому создается тяга (горизонтальная подъемная сила), и самолет может двигаться вперед, а после достижения отрывной скорости он поднимется в воздух.

Эти страницы проливают свет на конструкцию гребного винта, объясняют некоторые аспекты аэродинамики и обсуждают работу управляемых гребных винтов во время предполетной подготовки, взлета и крейсерского полета, а также их влияние на расход топлива.

Базовая конструкция гребного винта

Пропеллеры обычно изготавливаются из дерева, алюминиевого сплава или комбинации композитных материалов и дерева. Переднюю кромку иногда укрепляют никелем для защиты от дождя, песка и мелких камней. Они бывают с двумя, тремя или более лопастями в зависимости от области применения и мощности двигателя. У некоторых высококлассных турбовинтовых самолетов даже есть шесть лопастей для поглощения мощности. Но чем больше лопастей, тем больше вес и больший крутящий момент (сопротивление) гребного винта, и двигатель должен справляться с этим.

Преобразователь мощности

Функция пропеллера заключается в преобразовании тормозной мощности двигателя в полезную тягу. Для этого используются два типа гребных винтов: фиксированный шаг (или регулируемый на земле, который остается на предварительно установленном фиксированном шаге во время полета) и гребной винт постоянной скорости с некоторыми вариациями, возможными в способе управления ими.

Угол лезвия

Если посмотреть на пропеллер, то угол его лопастей варьируется от основания к кончику. Это связано с тем, что угловая скорость лезвия максимальна на вершине (достигает скорости звука) и минимальна у основания. Если бы угол лопастей был бы постоянным, то угол атаки относительного воздушного потока (результат поступательной скорости и оборотов в минуту) изменился бы на диске гребного винта (и тяга тоже), и лопасть, вероятно, остановилась бы. Чтобы быть уверенным, что создаваемая тяга примерно одинакова от основания к вершине, угол лопасти варьируется от большого у основания (низкая угловая скорость) до низкого у вершины (высокая угловая скорость).

Создание тяги

Во время вращения гребного винта воздушный поток, проходящий мимо лопасти гребного винта, вызывает аэродинамическую реакцию, которая может быть разделена на тягу (с крыльями, которую мы называем подъемной силой) и крутящий момент гребного винта (сопротивление).Для вращения пропеллера двигателю необходимо создать силу, крутящий момент. Сопротивление этому вращению называется крутящим моментом гребного винта, и когда эти две силы уравновешены или стабилизированы, частота вращения двигателя / гребного винта также остается постоянной. Таким образом, мощность, создаваемая двигателем, поглощается винтом, и в результате создается тяга.

Фиксированный шаг

У этого типа лопасти фиксированы и не могут двигаться (кроме вращения), таким образом, угол лопастей винта фиксирован (но угол лопастей по-прежнему изменяется от основания к вершине, как объяснено выше).Можно видеть, что существует также одна комбинация оборотов / воздушной скорости, при которой винт работает с наиболее эффективным и оптимальным углом атаки и производит максимальную тягу. На всех других скоростях (или условиях полета) винт обеспечивает меньшую тягу. Другими словами, его наиболее эффективный угол атаки зависит от числа оборотов и скорости полета.

В качестве компенсации производители иногда предлагают набор высоты и круизный винт для одной и той же модели или типа, чтобы операторы могли выбрать лучший продукт для своих повседневных полетов.

Несмотря на то, что винт фиксированного шага удобен и прост в эксплуатации, он всегда будет компромиссом между рядом факторов, таких как частота вращения, скорость полета, относительный воздушный поток, угол атаки, две или три лопасти, хорда и длина лопастей, уровень излучаемого звука и т. Д. Вы уловили картину.

Постоянная скорость

Для преодоления всех этих недостатков гребной винт постоянной скорости (или переменного шага) может регулировать угол наклона лопастей. Таким образом, он работает ближе или под оптимальным углом атаки в широком диапазоне комбинаций оборотов и скорости полета.В результате максимальная тяга достигается от неподвижного самолета до максимальной скорости ( V _NE ) или от минимального до максимального шага воздушного винта / угла лопасти. Можно ожидать более короткого разбега и гораздо лучших характеристик набора высоты, а также одним из преимуществ является более низкий удельный расход топлива.

Эти гребные винты, как и ожидалось, более дорогие с точки зрения затрат на приобретение и обслуживание. Но если вам требуется максимальная производительность от вашего самолета в большинстве случаев, тогда это правильный путь.

Управление воздушным винтом

С винтом фиксированного шага у пилота есть только один рычаг, дроссельная заслонка, для управления мощностью и частотой вращения. У гребного винта постоянной скорости есть два элемента управления: мощность (дроссельная заслонка, черная ручка ) и частота вращения (пропеллер, синяя ручка ). Кроме того, должен быть индикатор MAP (давление в коллекторе), который относится к мощности двигателя.

Перемещение рычага управления воздушным винтом (шаг) изменяет число оборотов в минуту, при котором двигатель и воздушный винт будут вращаться, а перемещение дроссельной заслонки изменяет количество мощности, передаваемой на воздушный винт при предварительно заданных оборотах, поддерживаемых регулятором воздушного винта на постоянном уровне.

Самолет с винтом постоянной скорости обычно немного сложнее и обычно не используется для базовой (ab initio) летной подготовки. Тем, кто проходит обучение для получения более высоких лицензий (CPL, ATPL), необходимо будет понимать и правильно управлять этими более сложными самолетами с более мощными двигателями.

, написанный EAI.

Технология природных композитов — MT-Propeller

MT-пропеллер Натуральный композит

История природных композитов

Изготовление первое лезвие из натурального композитного материала в 1928 году (90 лет назад) от Schwarz Propeller в Берлине
Первоначально разрабатывался для истребителей большой мощности, таких как FW190, Messerschmitt 109, Spitfire, Hurricane и многих других.
Теперь также используется в восстановленной программе TwinMustang F82.
Новейшие технологии, представленные для производства, разработанные MT-Propeller с использованием компьютерной томографии (компьютерной томографии) для предварительный выбор материалов и новейших композитных материалов, таких как углеродное волокно и стекловолокно.
Более 75 000 лопастей, произведенных MT-Propeller с момента начала производства в 1981 году.

Возможности сертификации:

Сертификат типа гребного винта (часть 35; поправка 8):

Испытание на столкновение с птицами
Испытание на удар молнии
Испытание на статическую прочность
Испытания на усталость
Оценка безопасности
Руководство по интеграции
Сертификат типа гребного винта (орган DOA, EASA и FAA)

STC, часть 23 Сертификация воздушных судов до части 23 Пригородные перевозки:

DOA STC, включая часть 23 летных испытаний

Производительность
Шум
Эффекты охлаждения
Защита от льда
Грузовые перевозки

MT-Propeller не имеет активной AD на любом MT-Propeller, что является рекордом безопасности, не имеющим себе равных ни у одного другого производителя гребного винта.Общее количество часов налета на сегодняшний день составляет 150 миллионов. Сертифицированный межремонтный ресурс 4000 часов или 6 лет для турбо-пропеллеров без установленных деталей с ограниченным сроком службы.

MT-Propeller имеет разрешение на разработку и сертифицированные лопасти гребного винта. EASA и FAA для следующих материалов:

Лезвие из натурального композитного материала MT

Структурная композитная конструкция
Полностью углеродное лезвие серии MT-600
Полное кевларовое лезвие серии MT-500

MT-400-Series Алюминиевый нож

Фактов:

Характеристики гашения вибрации:

Из-за непревзойденной вибрации для сертифицированных установок MT-Propeller, использующих естественную композитную конструкцию, не должно устанавливаться ограничение скорости вращения на земле и в полете.

Bird Strike:

Во время разбега произошло столкновение с аистом весом 8 фунтов, винт был незначительно поврежден, после столкновения самолет в течение 2 часов переправлялся обратно на базу.

Удар молнии:

Сильный удар молнии в полете на лопасти турбовинтового гребного винта имеют незначительные повреждения, их можно отремонтировать и вернуть в эксплуатацию.

Наконечник лезвия и среднее лезвие, незначительные повреждения.

Живот самолета с обгоревшим пятном
и испарившейся краской после того, как молния вышла из планера.

Влажность:

Модель MT-Propeller из натурального композитного материала — это единственная конструкция лопасти, выбранная Griffon Hoverworks (крупнейшим производителем судов на воздушной подушке в мире) после тестирования конструкционной композитной лопасти по сравнению со стандартной конструкцией из натурального композитного материала MT. С 2013 года компания MT-propeller является единственным поставщиком гребных винтов для всех новых судов на воздушной подушке производства Griffon. Винты диаметром до 3,5 м (11,5 футов) используются 3500 часов в год без каких-либо ограничений срока службы и красных полос в самых суровых условиях с соленой водой и песком.
Лопасти идентичной конструкции используются для воздушного винта и наоборот.

Не все композитные лопасти сделаны одинаковыми.

MT-Propeller Blades — Основные характеристики:

Передняя кромка из прочного никель-кобальта шириной 2 дюйма. Самая широкая передняя кромка лопастей турбовинтового двигателя для лучшей защиты от эрозии.
Эпоксидная краска для улучшенной защиты от эрозии, с незначительной тенденцией к растрескиванию краски.
Удар молнии не делает лезвие непригодным для обслуживания по сравнению с лезвиями из композитных материалов, поскольку лезвие MT не проводит ток.
Лезвия из конструкционного композитного материала теряют молниезащиту после одного удара и должны быть списаны.
После удара о землю цельная ступица MT-Propeller может быть отремонтирована и НЕ ДОЛЖНА быть выведена из эксплуатации.

Ключевые отличия от лезвий из конструкционного композитного материала

Углеродное волокно аэрокосмического качества в сочетании с сильно сжатой сердцевиной из древесины бука / ели имеет более высокую прочность, чем аэрокосмический алюминий, без ограничений по коррозии и усталости.
Лопасть MT не имеет лонжерона для несущего сердечника.
Таким образом, FOD на передней или задней кромке, а также в средней части лопасти не может вызвать структурное повреждение, требующее замены лопасти.

Лопасти MT-Propeller из натурального композитного материала сертифицированы на неограниченный срок службы и могут быть отремонтированы в полевых условиях или в более чем 60 ремонтных мастерских по всему миру.

Профиль

MT рассчитан на относительную толщину от 3 до 10% в зависимости от местного номера MACH. Пропеллер предназначен для работы на уровне ниже сверхзвукового, поэтому для создания максимальной тяги требуется определенная относительная толщина аэродинамического профиля.
Тонкие аэродинамические поверхности подвержены срывному флаттеру.

Ботинки De-Ice интегрированы в аэродинамический профиль, чтобы сохранять первоначальную форму.
Таким образом, на лопастях MT Turboprop не создается дополнительного сопротивления от обледенения.
Не входит в стандартную комплектацию и применяется для лезвий из конструкционного композитного материала.

MT — Лезвие из натурального композитного материала

Отвал из конструкционного композитного материала с несущим лонжероном.
В случае повреждения лезвие необходимо списать.

Конкурсные результаты оценки

Многочисленные испытания в аэродинамической трубе в рамках программ исследований и разработок для Airbus, выбранного поставщиком Airbus Racer и City Airbus для Airbus Helicopter, совместно с Исследовательским институтом DLR (Немецкий исследовательский институт) и ONERA (Французский исследовательский институт) усовершенствовали наилучшие возможности для улучшения общих характеристик с использованием собственного аэродинамического программного обеспечения MT.
В результате лучший взлет, лучший набор высоты с высокой максимальной скоростью.

Для этого компания AIRBUS Helicopter выбрала MT-Propeller в качестве поставщика для двух программ НИОКР стоимостью более 250 миллионов долларов.

На левой стороне типичная защита лезвия MT из натурального композитного материала с никелевой передней кромкой шириной 2 дюйма по сравнению с никелевой защитой лезвия из конструкционного композитного материала на правой стороне.

Лезвие из природного композитного материала

Лезвие из структурного композитного материала

Результаты конкурсной оценки

Показаны поперечные сечения из MT-пропеллер и типичная конструкционная композитная лопасть.

Такая же толщина за пределами формы спиннера для минимального сопротивления.
Независимая система стопорных винтов с до 11 стопорными винтами, установленными в основании лопасти. Показанное сечение МТ типично для турбовинтовой конструкции.
Неоднородный единый конструкционный материал, который может быть поврежден FOD.

FOD на несущей композитной оболочке для конструкционной композитной лопасти может привести к структурному повреждению с необходимостью снятия лопасти.

До сих пор этого никогда не происходило с лезвиями из натурального композитного материала MT из-за уникальной технологии производства с использованием различных материалов.

Способен достигать нагрузок ~ 10x CF. Сертификационные органы не вводили никаких ограничений на срок службы держателя лезвия.

натуральный

Строительный

Конструкция лезвия из натурального композитного материала

Многослойная ель.
Прессованная пластифицированная древесина бука, также называемая «супервуд».
Карбоновый композитный корпус.
Никель-кобальтовый эрозионный лист шириной 2 дюйма и в 5 раз прочнее алюминия.
Алюминиевый наконечник для аэрокосмической промышленности.
Запрессованный стальной штифт для изменения шага без винтов для предотвращения усталости.
Запатентованная конструкция винта со стопорным кольцом особой конструкции, один стопорный винт может удерживать лезвие и до 11 установленных стопорных винтов.

ТРЕБОВАНИЯ К ИСПЫТАНИЯМ

Требования к испытаниям согласно Части 35.36 следующие:

Кандидат должен продемонстрировать посредством испытаний или анализа, основанных на испытаниях или опыте с аналогичными конструкциями, что винт может выдержать удар четырехфунтовой птицы в критическом месте (ах) и критических условиях (ах) полета типичного установка, не вызывая серьезного или опасного воздействия гребного винта.
MT провела более 160 испытаний на столкновение с птицами в соответствии с требованиями EASA / FAA с момента нашей первой сертификации природных композитов в 1981 году.
Использует снаряд с плотностью, эквивалентной 4 фунтам (1,81 кг) птице. Лезвие испытывается в свободном состоянии, удерживается на хвостовике без центробежной жесткости.
Сертификационные органы не предъявляли никаких ограничений для лопастей MT мощностью до 2000 л.с. и диаметром 3 м (10 футов).

Конструкция МТ сертифицирована для условий столкновения с птицами, рассчитанных для наиболее критических условий полета (взлетное вращение) для данной установки. Тест проводится в наиболее критических местах лезвия.

Важные факторы, которые необходимо учитывать:

Обороты винта
Двигатель л.с.
Угол лопасти гребного винта
Место удара лезвия
Скорость вращения самолета в воздухе

Существенные повреждения конструкции не допускаются…. Винт должен быть управляемым и продолжать обеспечивать тягу, не вызывая опасного эффекта.

Лезвия

MT-Propeller Blades прошли этот тест без каких-либо ограничений.

Аэродинамические возможности

Код «Prop» MT используется для аэродинамического дизайна и прогнозирования характеристик.
Интегрированный код, разработанный собственными силами в течение 30 лет.
Аэродинамическая разгрузка наконечника отвала для уменьшения ВИХРЯ и повышения эффективности.
Используйте информацию о поле потока воздушного судна в качестве входных данных (генерируемые CFD поля скорости и т. Д.).
Эффекты установки включены в прогнозы производительности.
В сочетании с конструктивными инструментами для проектирования методом конечных элементов (напряжения, частоты).
Коррелировано с данными в аэродинамической трубе AIRBUS / RUAG.

MT-Applications и концепция нескольких лопастей

До 90% европейских производителей и до 30% производителей в США используют MT-пропеллеры для новых серийных самолетов.

С момента основания MT-Propeller в 1981 году все больше и больше производителей переходят на нашу систему.

С момента первого внедрения пятилопастных гребных винтов в 1995 году более 2000 турбовинтовых двигателей, таких как новейшие OEM RUAG 228 NG, GROB 120 TP и King Airs, Jetstream, Metroliner, Cessna и многие другие, используют гребные винты MT.

Он стал промышленным стандартом, и в год отгружается около 350+ 5-лопастных гребных винтов.

Более 220 STC доступны по всему миру от MT-Propeller, чтобы модернизировать любой самолет до более современного, с более высокими характеристиками, низким уровнем шума и меньшей массой.

Обладая преимуществами конструкции MT NATURAL COMPOSITE по сравнению с конструкционными композитными материалами и алюминиевыми лопастями, также сертифицированными и производимыми MT-Propeller, большинство самолетов с двигателями MT используют естественную композитную конструкцию.

Операторы MT получают выгоду от:

Повышенная эффективность для снижения эксплуатационных расходов
Снижение вибрации — снижает утомляемость экипажа и планер
Пониженный уровень шума для повышения комфорта полета, снижения утомляемости экипажа и снижения воздействия на окружающую среду
Использование возобновляемых материалов для минимального воздействия на окружающую среду

Винт FP — Винты для самолетов и БПЛА

Идея продукта

Более двадцати лет назад г.Полато был страстным пилотом моторного дельтаплана, а в то же время он также был профессиональным «ученым» в области прикладных разработок передовых материалов для промышленного использования.

В то время пропеллер для Ultralight Flight был сделан из дерева с достоинствами и ограничениями, присущими этому натуральному материалу. По этой причине и исходя из своего профессионального опыта, он подчеркнул, что, используя композитные материалы вместо дерева, он должен иметь возможность производить пропеллеры с некоторыми характеристиками, явно превосходящими существующие.

В этот момент был начат масштабный и методичный экспериментальный проект. В рамках проекта были изучены различные композитные технологии и несколько материалов.

Целью проекта было изготовление лопасти гребного винта со следующими целями:

· абсолютная надежность конструкции
· максимальная легкость
· максимальная мощность
· максимальная функциональная надежность

Эксперименты привели к определению технологии формования для производства сверхлегкой лопасти, имеющей особенность единого корпуса и без линий стыка вдоль атаки и передней кромки.Внутренняя часть лезвия сделана из вспененного материала. Покрытие лезвия выполнено из композитного материала (непрерывное волокно + волокнистая ткань + смола). Толщина композитного слоя пропорциональна полю напряжений, действующему на лопасть во время работы. Таким образом достигается механическая прочность несущей конструкции при легкости всего клинка.

Выходная мощность получена путем тщательного изучения профилей лопастей и точных экспериментальных испытаний.

Функциональная надежность всего воздушного винта обеспечивается точной обработкой механической ступицы и внутренних деталей, осуществляемой с помощью цифровой станции управления.

Каждый компонент ступицы изготовлен из соответствующего металлического сплава, выбранного на основе его конструктивной / функциональной роли и механического напряжения, действующего во время работы гребного винта.

Дизайн и выбор материалов

При проектировании гребного винта необходимо исходить из механических и технологических элементов.

Форма и работа воздушного винта являются «аэродинамическими» элементами и изучаются, как описано ниже.

Механическое и структурное проектирование начинается с конструктивной идеи. В частности, в случае с воздушным винтом цель этой идеи — получить максимальные характеристики прочности и надежности при минимальном весе материала.

Идея fp состоит в том, чтобы использовать конструктивные решения, имеющие прямую геометрию и обеспечивающие максимальную надежность в каждом направлении.На втором этапе, форма тела лопатки осуществляется на несущей конструкции. По этой причине должны быть определены все решения, касающиеся материалов и конструктивных технологий, полезных для данной цели.

Принимая во внимание размер рынка, технология должна быть адаптирована для мелкосерийного производства с возможностью масштабного расширения без дополнительных исследовательских вложений. Стоимость будет второстепенным фактором и будет зависеть от выбранных методов.

На всех этих этапах выбор материала для изготовления лезвия имеет решающее значение.Причина в том, что лопасти воздушного винта подвергаются нескольким нагрузкам высокой интенсивности, все из-за центробежной силы во время работы.

Принимая во внимание несколько материалов, которые могут быть использованы на основе их характеристик по отношению к основным прикладным потребностям, каждый из них имеет сильные и слабые стороны.

В таблице ниже мы можем провести первое и грубое качественное сравнение:

	материал
	дерево	композит	алюминий	сталь
	____________________________________________________
характеристика
прочность / вес	ООО	ООООО	OO	O
стабильность размеров	O	ООО	ООО	ОООО
сопротивление усталости	ОООО	ОООО	ОООО	ОООО
точность обрабатываемости	O	OO	ООО	ООООО
производственный цикл	ОООО	ООО	OO	O

Список оценивается по количеству (o), которые цитируются лучше всего (ooooo), и наименее цитируются (o). Конечно, для реального градуированного списка, который требуется от проектировщика, таблица должна быть заполнена экспериментальными номерами измеренных характеристик.

В приведенной выше таблице список характеристик расположен в порядке важности.

Отсюда следует, что дерево — это первый материал, который можно считать легким и легким в обработке. Это объясняет причину, по которой винт фиксированного шага так расплывчатся с самого начала летной эры.

При другой классификации, учитывая, во-первых, легкость и стабильность размеров, лучшим материалом является композит. Как известно, композит — продукт технологический (а не натуральный). Более подробно, его можно определить как структурированную комбинацию высокопрочных волокон и связующей смолы. Эта комбинация также может быть ограниченной плотности.

Конечно, для лопастей должны использоваться другие ограничения по сравнению со ступицей.Что касается требований к ступице, во-первых, это механическая точность механизма вращения лопасти, которая выходит за рамки концепции легкости.

Используя моноориентированные волокна, мы можем получить композитные материалы с удельной прочностью, которая выше, чем у любого другого материала.

Первым ограничением использования композиционных материалов является их технологическая стоимость.Фактически, если будут получены интересные результаты по сравнению с другими материалами, разработка и технология производства должны быть разработаны квалифицированными людьми.

Алюминий — третий по важности материал из-за его более высокой плотности. Сталь — последняя по той же причине.

Согласно приведенной выше таблице, мы можем выделить, что алюминий является предпочтительным для ступицы из-за (более низкой плотности + точности обработки). Кроме того, крепление лопасти к ступице может быть выполнено из алюминия из-за его более низкой плотности, но на практике предпочтительнее использовать сталь из-за ее большей однородности и надежности материала.

Обобщая различные элементы и соображения, мы можем получить лучшее решение материала для различных компонентов гребного винта.

	материал
	дерево	композит	алюминий	сталь
	____________________________________________________
пропеллер часть
лезвие	OO	ОООО
корпус ступицы			ОООО	OO
хвостовик лезвия			ООО	ОООО

Как показано во второй таблице, каждая основная часть гребного винта может быть изготовлена из двух различных материалов, один из которых более предпочтителен. Следуя этому руководству, мы можем определить оптимальный гребной винт как комбинацию наиболее выгодных решений. В заключение оптимальный гребной винт должен быть сделан следующим образом:

— клинок композитный

— ступица из алюминия

— хвостовик лезвия из стали

Конечно, мы должны иметь в виду, что каждый материал включает в себя большое семейство различных типов.Во втором приближении при выборе материалов необходимо найти для каждой детали тот конкретный тип, благодаря которому преимущество материала является наибольшим. Этот второй анализ здесь не приводится. Причем выбор материала осуществляется на основании всех характеристик, включая стоимость.

Конструктивные решения

Возможные конструктивные решения многочисленны.Когда мы начнем с надежности конструкции в качестве первой цели, к гребному винту с регулируемым шагом будут предъявляться следующие основные требования:

· Прочность намного выше при максимальной рабочей нагрузке, измеряемой высоким коэффициентом безопасности
· Сопротивление усталости для длительного срока службы, измеренное с помощью TBO
· Точное изменение высоты звука, быстрое и с минимальным усилием, измеряется градусами в секунду
· Контроль высоты тона простой и безопасный

Кроме того, мы должны помнить, что все вышеперечисленное всегда должно быть получено с наименьшим весом и низкими затратами. Следуя этой логике, конструкция лопасти является определяющей для остальной конструкции гребного винта. Фактически, использование композитных материалов позволяет размещать стрессоустойчивый материал в соответствии с полем напряжений, направлением и величиной. Таким образом, мы можем реализовать лопасть с очень легким наконечником и более тяжелым сквозным отверстием, идущим к штоку, рядом со ступицей, в соответствии с тенденцией роста поля напряжений. Внутри лезвие могло быть пустым. На практике в случае композитных материалов более жесткая структура при той же массе достигается за счет внутреннего тела очень низкой плотности (пенопласт или другой ячеистый материал) и тонкого композитного покрытия.

На этапе проектирования конструкции определяется распределение несущей конструкции в различных зонах лопасти и рассчитывается необходимое количество.

С точки зрения метода, чтобы минимизировать вес, fp вычисляет толщину стенки, начиная от конца лопасти, и определяет несущий материал (волокно), необходимый для поддержания внешней части и влияние центробежной силы во время вращения. Все расчеты производятся с учетом коэффициента запаса прочности 10, относящегося к наибольшим нагрузкам, действующим на лопасть и на металлические части ступицы, включая шток и шарикоподшипники.Отсюда следует, что все компоненты работают ниже 1/10 своей прочности. Согласно экспериментальным разработкам, этот уровень безопасности имеет основополагающее значение для длительного срока службы гребного винта.

Наконец, особенность. Форма клинка делает конструкцию из композитного материала настолько трудоемкой, насколько нам это нужно. Вначале некоторые люди производили лезвие путем разделения двух поверхностей по отдельности, каждая на своей стороне формы. Затем две гильзы склеили, чтобы получился клинок.Однако не учитывался тот факт, что линия клея является линией слабости из-за низких механических характеристик клея, очень плохих по сравнению с характеристиками смолы, армированной волокном (= композит). Как следствие, конструкция «две оболочки» дала некоторые проблемы, такие как, например, раскрытие лезвия вдоль линии клея во время работы.

Решением этой проблемы является лезвие с уникальной структурой, в которой композитный слой непрерывно охватывает секцию лезвия, без клеевых линий вдоль атаки и / или передней кромки.

В соответствии с концепцией дизайна, структура лезвия fp достигается за счет внутреннего вспененного сердечника и композитного слоя, охватывающего пену, как показано на рисунке. Композитный слой является несущей конструкцией.

Композитный материал состоит из стекловолокна и стеклянных глазурей, скрепленных вместе смолой. Следует отметить, что при использовании углеродных волокон вместо стекловолокна лезвие должно быть легче из-за более низкой плотности углеродного волокна. С другой стороны, хорошо известно, что углерод полностью унаследован от химической реакции со смолой и для этого не имеет адгезии к самой смоле.Напротив, стекловолокно обрабатывается на поверхности и демонстрирует очень хорошую адгезию к той же смоле. Конечным результатом является более высокая устойчивость стекловолоконного композитного материала к расслоению по сравнению с углеродным волокном. По этой причине в лезвии предпочтительнее использовать стекловолокно.

ВОЗДУШНЫЙ ВИНТ ВВЕДЕНИЕ

Общая информация

9039 воздух.Тяга создается силовой установкой самолета. Существуют разные типы двигательных систем, развивающих тягу по-разному, хотя обычно она создается за счет применения третьего закона Ньютона. Пропеллер — одна из двигательных установок. Назначение пропеллера — перемещать самолет по воздуху. Винт состоит из двух или более лопастей, соединенных между собой ступицей.

Ступица служит для крепления лопаток к валу двигателя..

Лопасти выполнены в форме аэродинамического крыла самолета. Когда двигатель вращает лопасти гребного винта, лопасти создают подъемную силу. Эта подъемная сила называется тяги и перемещает самолет вперед. у большинства самолетов есть пропеллеры, которые тянут самолет по воздуху. Они называются гребными винтами трактора .У некоторых самолетов есть пропеллеры, которые толкают самолета. Они называются гребными винтами с толкателем и .

Описание

Пневматическая кромка режущей кромки Когда передняя кромка разрезает воздух, воздух проходит через поверхность лопасти и сторону выпуклости.

Лопасть лопасти — это поверхность лопасти воздушного винта, которая соответствует нижней поверхности аэродинамического профиля или плоской стороне, которую мы назвали Лопастью.

Задняя / упорная поверхность лопасти — изогнутая поверхность аэродинамического профиля.

Хвостовик лезвия (корень) — часть лезвия, ближайшая к ступице.

Наконечник лезвия — это внешний конец лезвия, наиболее удаленный от ступицы.

Плоскость вращения — это воображаемая плоскость, перпендикулярная валу. Это плоскость, содержащая круг, в котором вращаются лопасти.

Угол лезвия образуется между лицевой стороной элемента и плоскостью вращения.Угол наклона лезвия по всей длине лезвия неодинаков. Причина размещения секций лопаточного элемента под разными углами заключается в том, что различные секции лопасти движутся с разной скоростью. Каждый элемент должен быть спроектирован как часть лопасти, чтобы работать под своим собственным лучшим углом атаки для создания тяги при вращении с максимальной проектной скоростью

Элемент лопасти — это секции аэродинамического профиля, соединенные бок о бок, образуя аэродинамический профиль лопатки.Эти элементы размещены под разными углами поворота плоскости вращения.

Причина размещения секций лопаточного элемента под разными углами заключается в том, что различные секции ход лезвия с разной скоростью. Внутренняя часть лезвия движется медленнее, чем внешняя часть возле кончика лезвия. Если все элементы вдоль лопасти находятся под одинаковым углом лопасти, относительный ветер не будет наносить удары по элементам под одним и тем же углом атаки.Это происходит из-за разницы в скорости лопаточного элемента из-за расстояния от центра вращения.
Лезвие имеет небольшой изгиб (из-за разного угла в каждой секции) по очень важной причине. Когда пропеллер вращается, каждая секция лопасти движется с разной скоростью. Скручивание лопасти peopeller означает, что каждая секция продвигается вперед. вперед с той же скоростью, чтобы гребной винт не изгибался.
Тяга создается винтом, прикрепленным к карданному валу двигателя.В то время как пропеллер вращается в полете, каждая секция лопасти совершает движение, сочетающее поступательное движение летательного аппарата с круговым движением винта. Чем ниже скорость, тем круче должен быть угол атаки для создания подъемной силы. Следовательно, форма профиля (поперечного сечения) воздушного винта должна изменяться от центра к концам. Изменение формы аэродинамического профиля (поперечного сечения) поперек лопасти приводит к закручивающейся форме воздушного винта.

Относительный ветер — это воздух, который ударяется и проходит над профилем, когда профиль движется по воздуху.

Угол атаки — это угол между хордой элемента и относительным ветром. Наилучшая эффективность винта достигается при угле атаки от 2 до 4 градусов.

Путь лезвия — это путь направления движения элемента лезвия.

Шаг относится к расстоянию, на которое объект со спиральной резьбой перемещается вперед за один оборот. Как шуруп по дереву движется вперед при повороте в дереве, то же самое с пропеллером движется вперед при повороте в воздухе.

Геометрический шаг — это теоретическое расстояние, на которое винт продвинется за один оборот.

Эффективный шаг — это фактическое расстояние, на которое гребной винт продвигается за один оборот в воздухе.Эффективный шаг всегда короче геометрического шага, потому что воздух — это жидкость и всегда скольжение .

Силы и напряжения, действующие на винт в полете

силы
7, действующие на винт в полете 1. 904: воздушная сила, действующая на винт, параллельная направлению движения, и вызывает изгибающее напряжение в винте.

2. Центробежная сила вызвана вращением гребного винта и имеет тенденцию выбрасывать лопасть из центра.
3. Сила кручения или скручивания в самой лопасти, вызванная действием воздушных сил, которые стремятся закрутить лопасти в сторону меньшего угла лопасти.

Напряжения

, действующие на воздушный винт в полете, составляют:
1. Напряжения изгиба вызваны силами доверия. Эти напряжения имеют тенденцию сгибать лопасть вперед, когда самолет перемещается по воздуху винтом.
2. Растягивающие напряжения вызваны центробежной силой.
3. Торсионные напряжения создаются во вращающихся лопастях гребного винта двумя крутящими моментами. одно из этих напряжений вызвано реакцией воздуха на лопасти и называется аэродинамический крутящий момент .Другое напряжение вызывается центробежной силой и называется центробежным крутящим моментом .

General Aviation Light Самолеты предназначены для работы с регулируемыми винтами с постоянной скоростью вращения.Значительные сегменты самолетов авиации общего назначения по-прежнему эксплуатируются с винтами фиксированного шага. Легкие спортивные самолеты (LSA) используют многолопастные композитные винты с фиксированным шагом на турбовинтовых самолетах среднего и среднего размера с системами реверсивных винтов.

В более крупных транспортных и грузовых турбовинтовых самолетах используются винтовые системы с регуляторами двойного или двойного действия и дифференциальным давлением масла для изменения шага. Некоторые типы гребных винтов выходят за рамки этого текста, но описаны некоторые гребные винты и их системы.

Деревянные пропеллеры с фиксированным шагом

Хотя многие из деревянных пропеллеров использовались на старых самолетах, некоторые до сих пор используются. Конструкция деревянного гребного винта с фиксированным шагом такова, что его шаг лопастей не может быть изменен после изготовления. [Рисунок 7-20] Выбор угла наклона лопастей определяется нормальным использованием винта на самолете во время горизонтального полета, когда двигатель работает с максимальной эффективностью. Невозможность изменения шага лопастей винта фиксированного шага ограничивает его использование небольшими самолетами с двигателями малой мощности, в которых максимальная эффективность двигателя во всех условиях полета имеет меньшее значение, чем в более крупных самолетах.Деревянный пропеллер фиксированного шага хорошо подходит для такого небольшого самолета из-за его легкого веса, жесткости, экономичности производства, простоты конструкции и простоты замены.

Рисунок 7-20. Деревянный гребной винт фиксированного шага в сборе.

Деревянный пропеллер не изготавливается из цельного блока, а состоит из нескольких отдельных слоев тщательно отобранных и хорошо выдержанных твердых пород дерева. В некоторой степени используются многие породы дерева, такие как красное дерево, вишня, черный орех и дуб, но наиболее широко используется береза.Используют от пяти до девяти отдельных слоев, каждый толщиной около 3⁄4 дюйма. Несколько слоев склеивают водостойким смолистым клеем и дают застыть. Затем заготовку делают шероховатой до приблизительной формы и размера готового продукта. Затем пропеллер, подвергнутый шероховатой обработке, высыхают в течение приблизительно одной недели, чтобы позволить выровнять содержание влаги в слоях. Этот дополнительный период выдержки предотвращает коробление и растрескивание, которые могли бы возникнуть, если бы заготовка была немедленно вырезана.После этого периода винт тщательно конструируется. Шаблоны и стендовые транспортиры используются для обеспечения правильного контура и угла лезвия на всех станциях.

После того, как лопасти гребного винта закончены, на внешние 12 или 15 дюймов каждой готовой лопасти приклеивается тканевое покрытие. Металлический наконечник прикреплен к большей части передней кромки и конца каждой лопасти для защиты пропеллера от повреждений, вызванных летящими частицами в воздухе во время посадки, руления или взлета.[Рис. 7-21] Металлический наконечник может быть из пластин, монеля или латуни. В некоторой степени использовалась нержавеющая сталь. Он прикреплен к передней кромке лезвия винтами с потайной головкой и заклепками. Головки винтов припаяны к наконечнику, чтобы предотвратить расшатывание, а припой отпиливается, чтобы получилась гладкая поверхность. Поскольку влага конденсируется на опоре между металлом и деревом, опора снабжена небольшими отверстиями рядом с концом лезвия, чтобы эта влага могла стекать или выбрасываться центробежной силой.Важно, чтобы эти сливные отверстия всегда оставались открытыми. Поскольку древесина подвержена набуханию, усадке и короблению из-за изменений содержания влаги, на готовый гребной винт наносится защитное покрытие, предотвращающее быстрое изменение содержания влаги. Наиболее часто используемая отделка — это нанесение нескольких слоев водоотталкивающего прозрачного лака. После завершения этих процессов пропеллер устанавливается на шпиндель и очень тщательно балансируется.

Рисунок 7-21. Монтаж металлических ножен и опрокидывания.

Для крепления деревянных гребных винтов на коленчатом валу двигателя используются ступицы нескольких типов. Винт может иметь ступицу из кованой стали, подходящую для шлицевого коленчатого вала; он может быть соединен с коническим коленчатым валом с помощью конической втулки из кованой стали; или он может быть прикручен к стальному фланцу, выкованному на коленчатом валу. В любом случае для правильной установки гребного винта на валу требуется несколько крепежных деталей.

Концентраторов облегающих конический вал обычно удерживается на месте с помощью стопорной гайки, что винты на конец вала.Об одной модели, контргайка используется для безопасности, фиксирующей гайки и обеспечить съемник для снятия винта с вала. Эта гайка завинчивается в ступицу и против удерживающей гайки. Контргайка и стопорная гайка safetied вместе с замком-проводом или шплинтом.

Передний и задний конусы могут использоваться для правильной установки гребного винта на шлицевой вал. Задний конус представляет собой цельный бронзовый конус, который устанавливается вокруг вала и упирается в упорную гайку (или проставку) и устанавливается в седло заднего конуса ступицы.

Передний конус является состоящим из двух частей, сплит-сталь типа конуса, который имеет канавку вокруг своей внутренней окружности, так что он может быть установлен над фланцем пропеллер удерживающей гайки. Затем стопорная гайка завинчивается на место, и передний конус устанавливается в ступицу переднего конуса. Оснастка кольцо вставляется в канавку в ступице в передней части передней конуса, так что, когда стопорная гайка отвинчивают от карданного вала, передняя конус действует против стопорного кольца и тянет винт с вала.

Один тип ступицы включает бронзовую втулку вместо переднего конуса. При использовании ступицы этого типа может потребоваться съемник для запуска гребного винта с вала. В комплект гребного винта со шлицевым валом иногда входит распорная втулка заднего конуса для предотвращения зацепления гребного винта за кожух двигателя. Широкий фланец на задней стороне ступиц некоторых типов исключает использование проставки заднего конуса.

Рисунок 7-22. Сборка ступицы.

Один из типов ступицы в сборе для деревянного гребного винта фиксированного шага представляет собой стальной фитинг, вставляемый в гребной винт для установки его на гребном валу.Он состоит из двух основных частей: лицевой панели и фланцевой пластины. [Рисунок 7-22] Лицевая панель представляет собой стальной диск, образующий переднюю поверхность ступицы. Фланцевая пластина представляет собой стальной фланец с внутренним шлицем для установки карданного вала. Конец фланцевой пластины, противоположный фланцевому диску, имеет внешние шлицы для приема лицевой пластины; отверстие лицевой панели имеет шлицы, соответствующие этим внешним шлицам. На лицевой и фланцевой пластинах просверлены соответствующие серии отверстий на поверхности диска, концентрических по отношению к центру ступицы.Отверстие фланцевой пластины имеет коническое седло 15 ° на заднем конце и коническое седло 30 ° на переднем конце для точного центрирования ступицы на карданном валу.

Металлический винт с фиксированным шагом

Гребные винты Металлические гребные винты фиксированного шага в целом похожи на деревянный гребной винт, за исключением того, что секции обычно тоньше. Металлический винт фиксированного шага широко используется на многих моделях легких самолетов и LSA. Многие из самых ранних металлических пропеллеров изготавливались из цельного куска кованого дюралюминия.По сравнению с деревянными гребными винтами они были легче по весу из-за отсутствия устройств для зажима лопастей, предлагали более низкие затраты на техническое обслуживание, потому что они были выполнены в виде единой детали, обеспечивали более эффективное охлаждение из-за эффективного шага ближе к ступице и, поскольку Отсутствие соединения между лопастями и ступицей, шаг гребного винта можно было изменить в определенных пределах, слегка повернув лопасть на станции ремонта гребного винта.

Рисунок 7-23. Полные номера моделей гребных винтов.

Гребные винты этого типа в настоящее время изготавливаются из цельного анодированного алюминиевого сплава.Они идентифицируются путем штамповки на ступице гребного винта серийного номера, номера модели, номера сертификата типа Федерального авиационного управления (FAA), номера сертификата производства и количества ремонтов гребного винта. Полный номер модели гребного винта представляет собой комбинацию номера базовой модели и суффиксов, обозначающих диаметр и шаг гребного винта. Объяснение полного номера модели с пропеллером McCauley 1B90 / CM приведено на Рисунке 7-23.

Летный механик рекомендует

Воздушные винты | Авиационные системы

Пропеллер, блок, который должен поглощать мощность двигателя, прошел много стадий развития. Хотя большинство гребных винтов являются двухлопастными, значительное увеличение выходной мощности привело к разработке четырех- и шестилопастных гребных винтов большого диаметра. Однако все летательные аппараты с пропеллером ограничены числом оборотов в минуту (об / мин), при которых могут вращаться пропеллеры.

Во время вращения на пропеллер действуют несколько сил; главная из них — центробежная сила. Эта сила на высоких оборотах имеет тенденцию вытягивать лопасти из ступицы, поэтому вес лопасти очень важен для конструкции гребного винта. Чрезмерная скорость конца лопасти (слишком быстрое вращение гребного винта) может привести не только к снижению эффективности лопасти, но также к дрожанию и вибрации. Поскольку скорость воздушного винта ограничена, скорость воздушного судна с воздушным винтом также ограничена — примерно до 400 миль в час (миль в час).По мере увеличения скорости самолетов для более скоростных самолетов использовались турбовентиляторные двигатели. Винтовые самолеты обладают рядом преимуществ и широко используются в турбовинтовых двигателях и установках с поршневыми двигателями. Взлет и посадка могут быть короче и дешевле. Новые материалы для лопастей и технологии производства повысили эффективность гребных винтов. Многие небольшие самолеты будут продолжать использовать пропеллеры и в будущем.
Базовая номенклатура деталей гребного винта показана на рисунке 1 для простого двухлопастного деревянного гребного винта фиксированного шага.Аэродинамическое поперечное сечение лопасти на Рисунке 2 включает терминологию для описания некоторых показанных областей.

Рисунок 1. Основная номенклатура гребных винтов

Рис. 2. Площадь поперечного сечения профиля лопасти гребного винта

Множество различных типов винтовых систем было разработано для конкретной установки, скорости и задачи самолета.Развитие пропеллеров способствовало развитию многих пропеллеров, которые были обтянутыми тканью палками, предназначенными для движения воздуха в обратном направлении. Пропеллеры начинались как простые двухлопастные деревянные пропеллеры и развились до сложных силовых установок турбовинтовых самолетов, которые включают в себя нечто большее, чем просто пропеллер. В результате эксплуатации больших и более сложных гребных винтов была разработана система винта с регулируемым шагом, постоянной скоростью вращения и реверсированием.

Эта система позволяет незначительно изменять обороты двигателя в различных условиях полета и, следовательно, повышает летную эффективность.Базовая система постоянной скорости состоит из блока регулятора с грузоподъемностью, который регулирует угол наклона лопастей так, чтобы скорость двигателя оставалась постоянной. Регулятор можно регулировать с помощью органов управления в кабине, чтобы можно было получить любой желаемый угол наклона лопастей и рабочую скорость двигателя. Например, для взлета можно использовать настройку низкого шага и высоких оборотов. Затем, после того, как самолет находится в воздухе, можно использовать более высокий шаг и более низкие обороты. На рисунке 3 показано нормальное движение гребного винта с положениями: низкий шаг, высокий шаг, опрокидывание (используется, если двигатель останавливается для уменьшения сопротивления), и нулевой шаг в отрицательный шаг или обратный шаг.

Рис. 3. Положения диапазона гребного винта

Основные принципы работы винта

Воздушный винт состоит из двух или более лопастей и центральной ступицы, к которой прикреплены лопасти. Каждая лопасть воздушного винта — это, по сути, вращающееся крыло. В результате своей конструкции лопасти воздушного винта создают силы, которые создают тягу, тянущую или толкающую самолет по воздуху. Мощность, необходимая для вращения лопастей гребного винта, обеспечивается двигателем.Винт установлен на валу, который может быть продолжением коленчатого вала на двигателях малой мощности; на двигателях большой мощности он установлен на карданном валу, который соединен с коленчатым валом двигателя. В любом случае двигатель вращает аэродинамические поверхности лопастей в воздухе на высоких скоростях, а пропеллер преобразует вращательную силу двигателя в тягу.

Аэродинамический процесс пропеллера

Расположение пропеллера

Типы гребных винтов

Губернатор пропеллера

Винты, используемые на самолетах авиации общего назначения

Пропеллеры с постоянной частотой вращения

Вспомогательные системы гребного винта

Осмотр и обслуживание гребного винта

Пропеллер Вибрация

Балансировка винта

Снятие и установка гребного винта

Обслуживание и ремонт гребного винта

Поиск и устранение неисправностей гребных винтов

Турбовинтовые двигатели и системы управления гребным винтом

Пропеллерная система Pratt and Whitney PT6 Hartzell

Стандартные гидроматические пропеллеры Hamilton

Propeller Buyer’s Guide

Винты, как и лонжероны крыльев, являются одними из немногих частей самолета, которые абсолютно, безусловно, никогда не должны ломаться.Под постоянным напряжением, поглощая мощность двигателя и преобразуя ее в тягу, простой гребной винт должен продолжать выполнять свою функцию из года в год, хотя ему уделяется мало внимания. Катастрофический отказ гребного винта немедленно вызывает сильную вибрацию, поскольку двигатель продолжает работать с несбалансированным винтом, и возникающие в результате напряжения могут привести к выходу из строя подвески двигателя. Если двигатель вылетает из планера, самолет становится неуправляемым из-за смещения ЦТ. И все же в большинстве случаев мы просто слегка ласкаем опору во время предполетного осмотра и говорим: «Ага, она все еще там.”

Винты заслуживают большего уважения. Дизайн и создание этих вращающихся аэродинамических поверхностей изысканной формы сродни искусству и науке. Эффективность некоторых пропеллеров может достигать 90%, поскольку они проникают сквозь воздух, толкая или таща весь самолет. Нет ничего проще или сложнее. Самым простым из всех типов воздушных винтов является, конечно, скромный двухлопастной винт с фиксированным шагом, который можно найти на базовых самолетах, оптимизированных для малозатратной эксплуатации и несложного пилотирования.

Стойка, регулируемая на земле, Sensenich на RV-4.

Perfect Pitch

Термин «шаг гребного винта» относится к величине поступательного движения, которое теоретически может быть достигнуто за один оборот гребного винта в идеальных условиях, предполагая, что он вращается в среде без проскальзывания или сопротивления. Представьте себе шуруп, врезающийся в мягкую древесину. Обычно выражаемый в дюймах, шаг гребного винта обычно указывается вместе с диаметром, например, винт 72/56 — это винт с диаметром диска 72 дюйма и 56 дюймов идеального движения вперед за один оборот.Для сертификации самолетов пропеллеры определенного размера и шага являются частью утвержденного оборудования, и минимально допустимая статическая (разгон на полной мощности) частота вращения может быть указана как часть ограничений. Статическая частота вращения доказывает, что комбинация двигателя и воздушного винта способна создавать тягу, подходящую для полета.

Спонсор освещения авиашоу:

Правильный выбор шага винта имеет решающее значение для достижения максимальной эффективности. На самом деле существует несколько шагов и толщин лопастей в скрученном аэродинамическом профиле по длине воздушного винта.Рекламируемый шаг обычно измеряется в средней точке лопастной станции примерно на 75% от ступицы. На кончике лопасти скорость движения аэродинамического профиля в воздухе сильно отличается от скорости у основания, таким образом, кончик требует минимального шага и толщины, поскольку эффективная скорость приближается к сверхзвуковому потоку. Скорость наконечника, превышающая 0,75 Маха, приводит к потере эффективности. Винт со слишком большим углом атаки или тангажа замедляет вращение и создает чрезмерную нагрузку на двигатель.С другой стороны, один со слишком маленьким шагом позволяет двигателю разгоняться.

Отклонение воздушной скорости от заданной максимальной производительности приводит к снижению эффективности. На низких оборотах обороты двигателя могут быть ограничены большим углом наклона гребного винта, как в «большом угле атаки», в то время как на высокой скорости пикирования обороты могут возрасти до отметки выше красной черты, когда двигатель разгружается. Владельцы самолетов с винтами фиксированного шага иногда меняют пропеллеры, чтобы максимизировать тот или иной край диапазона рабочих характеристик, называя «винт для набора высоты» с низким углом тангажа, обеспечивающим дополнительные обороты для взлета, или «круизный винт» с более высокий шаг для оптимизации скорости, а не для набора высоты.

Композитный гребной винт WhirlWind на триггерной тележке.

Лучшее из обоих

Очевидно, было бы желательно иметь возможность изменять шаг гребного винта, используя лучшее из обоих миров, без необходимости переключаться между двумя или более гребными винтами. Первыми попытками сделать это были приспособления, регулируемые с земли, с лопастями, удерживаемыми в ступице, которая позволяла вращать их хвостовики для изменения шага. Такие пропеллеры доступны и сегодня.

Затем последовало изменение тангажа в полете с использованием различных методов «переключения передач» от набора высоты к крейсерскому.Пропеллер Koppers Aeromatic, использовавшийся на легких самолетах 1940-х годов, уравновешивал центробежную силу с воздушной скоростью для регулировки шага для достижения наилучших характеристик без управления из кабины. Реквизит Aeromatic может вернуться, по крайней мере, на экспериментальный рынок; права на дизайн теперь принадлежат компании Tarver Propellers в Фаллоне, штат Невада.

Простое ручное переключение шага гребного винта, регулируемое путем вытягивания или нажатия ручки для переключения из режима взлета / набора высоты с малым шагом в круизное положение с более высоким шагом, было встроено в мотоплан Hoffman Dimona, на котором я летал еще в 1980-х годах.Один включал двигатель Лимбаха Димоны на холостом ходу, чтобы уменьшить нагрузку при внесении изменений, а когда двигатель был выключен для взлета, третье положение могло привести лопасти в оперение.

Управляемые воздушные винты с регулируемым шагом, регулируемым с помощью электродвигателя или давления масла для позиционирования угла лопастей, были разработаны в 1930-х годах, чтобы позволить пилоту полностью контролировать оптимальную мощность двигателя, хотя число оборотов в минуту все еще изменялось в зависимости от скорости полета, потому что гребной винт был в основном установка фиксированного шага после регулировки.Этот недостаток был устранен путем соединения механизма изменения шага с регулятором, который автоматически поддерживал постоянную скорость вращения гребного винта с постоянной скоростью, который используется сегодня.

Сколько лезвий?

Лучшее количество лезвий для использования, часто два лезвия против трех, является частой темой обсуждения. Для двигателей меньшей мощности добавление дополнительной лопасти в значительной степени связано с сексуальной привлекательностью и преобразованием шума; При прочих равных условиях двухлопастной винт более эффективен, чем эквивалентный трехлопастной винт, хотя трехлопастной винт будет увеличивать тягу на низкой скорости во время взлета и набора высоты.Однако с увеличением мощности потребуются дополнительные лезвия для поглощения дополнительной мощности. Как тревожное качество воспринимаемого шума, так и сам уровень шума уменьшаются за счет добавления лопастей. А добавление лезвия позволяет развивать ту же тягу при меньшей длине лезвия, снижая скорость наконечника до более тихого уровня.

Да, винт был однолопастный. Построенный Sensenich для Everel Propeller Corporation в 1940-х годах, он, как сообщается, был самым эффективным гребным винтом.Но его странный вид с уравновешивающим утяжелителем на одной стороне ступицы не позволил ему стать популярным.

В экспериментальной авиации нам разрешено построить любую часть самолета, в том числе вырезать собственный винт; некоторые преданные своему делу люди сделали именно это. Однако, если вы не особо одарены или не склонны к производству гребных винтов, имеет смысл приобретать готовые винты у десятков специализирующихся на них поставщиков. Простого пропеллера из клееной древесины для большинства домовладений уже недостаточно; Лопасти из углеродного волокна, регулируемые на земле углы наклона и даже управляемая и постоянная скорость в полете доступны для максимального увеличения производительности наших домов.

Использование несертифицированного гребного винта, даже если двигатель Lycoming или Continental является костяным, обычно требует увеличения периода летных испытаний фазы I с 25 часов до 40 часов, как и несертифицированный двигатель. Эффект от любых корректировок высоты тона или других изменений должен быть задокументирован как часть режима тестирования.

Выбор винта

Как и при выборе сертифицированного двигателя Continental, Lycoming или Rotax, существует ограниченное количество поставщиков сертифицированных гребных винтов, возможно, пять или шесть, что является причиной, по которой можно найти Hartzell, McCauley, Sensenich и MT. винты, установленные на большинстве сертифицированных самолетов в мире.Hartzell занимается производством пропеллеров более 100 лет, и Sensenich не сильно отстает. Даже у новичков в этом квартале долгая история.

Однако маломощные самолеты и самолеты E / A-B могут оснащаться воздушными винтами большого количества компаний. Некоторые из них изготавливаются вручную предпринимателями, занимающимися кустарной промышленностью, каждый со своими приверженцами и специальностями. Ламинированная древесина преобладает в качестве материала для изготовления самолетов с низкими летными характеристиками, но многие производители винта также обращаются к композитным материалам.

Справочник покупателя любого типа обязательно будет содержать некоторые недостатки, но мы постарались охватить отрасль, производящую винты, как можно тщательнее. В прилагаемых таблицах первыми указаны сертифицированные гребные винты, за ними следует постоянно растущий список несертифицированных производителей гребных винтов. Таблица включает в себя контактную информацию, дату основания компании, типы конструкции и диапазон доступных лошадиных сил.

Некоторые из более крупных компаний, производящих винты, концентрируются на утвержденных типах опор для сертифицированных двигателей, в то время как более мелкие фирмы продают их экспериментальным несертифицированным пользователям.И некоторые делают и то, и другое, предлагая линейку сертифицированных пропеллеров, но также более чем желая построить нестандартный несертифицированный винт для конкретного проекта.

Известные производители воздушных винтов могут продавать свою продукцию через дистрибьюторов или дилерскую сеть, через поставщиков, таких как Aircraft Spruce, Univair, Wag-Aero и SportairUSA, а производители комплектов самолетов могут иметь дистрибьюторские соглашения для поставки реквизита своим клиентам.

Сертифицированные винтовые компании

Гребные винты GT

Компания GT, основанная в 1969 году, произвела более 30 000 гребных винтов.По последним подсчетам, было доступно более 200 вариантов пропеллера.

Гребные винты фиксированного шага и лопасти гребного винта с регулируемым шагом GT изготавливаются из различных клееных пород древесины твердых пород, армированных композитными пластинами. Многие модели соответствуют правилам JAR / EASA 21P.

Регулируемые по земле стойки LSA изготовлены из монолитного карбона и оснащены металлической полосой для защиты передней кромки. Доступны двух- и трехлопастные конфигурации для двигателей мощностью до 110 л.с. В винтах с регулируемым шагом для больших двигателей GT использует те же лопасти, что и их винты с регулируемым шагом.

GT также производит пропеллеры «старого образца» для реплик самолетов и оригинальных самолетов, датируемых 1920-1940-ми годами. Несмотря на то, что они следуют оригинальным чертежам, эти реквизиты часто обновляются современными профилями.

Регулируемая на земле стойка с тремя лопастями GT.

Hartzell Propeller, Inc.

Hartzell занимается производством винтовых винтов почти столько же, сколько и самолеты. Роберт Хартцелл и Орвилл Райт жили по соседству в Дейтоне, штат Огайо, когда в 1917 году компания изготовила свой первый пропеллер для самолета.Сегодня Hartzell поставляет сертифицированные винты с постоянной частотой вращения практически для всех винтовых самолетов, включая турбовинтовые с шестилопастными конфигурациями.

Помимо лопастей из кованого алюминия, Hartzell с 1978 года производит гребные винты из конструкционного композитного материала и в настоящее время производит гребные винты ASC-II (Advanced Structural Composite) с ламинатом из углеродного волокна и хвостовиком из нержавеющей стали. Композитный винт Hartzell Trailblazer имеет стреловидный наконечник и теперь доступен для 17 моделей самолетов, включая Bearhawk 4-Place и Patrol; CubCrafters XCub, Carbon Cub и Top Cub; Glasair Sportsman; и Vans RV-8.

Трехлопастный винт Hartzell с постоянной скоростью.

Sensenich Propeller Company

Достопочтенная компания Sensenich Propeller, основанная в 1932 году, в настоящее время работает как два подразделения: первоначальная компания, базирующаяся в Ланкастере, штат Пенсильвания, которая производит только металлические опоры, и подразделение в Плант-Сити, Флорида, которое занимается производством древесины. и композитные гребные винты, созданные в 1999 году для лучшего обслуживания клиентов, использующих винты для воздушных судов.

Sensenich делает почти все в гребных винтах; она по-прежнему производит винты из тонкой слоистой древесины, имеет регулируемые с земли композитные пропеллеры для экспериментальных и сертифицированных ASTM самолетов LSA, а также производит алюминиевые двухлопастные модели с фиксированным шагом как для самодельных, так и для сертифицированных применений.

Алюминиевая стойка с фиксированным шагом Sensenich на Bearhawk.

McCauley Propellers

Подразделение McCauley Propeller Systems компании Textron Aviation возникло в 1938 году и представило свой первый кованый алюминиевый пропеллер в 1946 году. McCauley была приобретена компанией Cessna Aircraft Company в 1960 году, следовательно, в настоящее время она принадлежит материнской компании Cessna Textron, которая также владеет Торговые марки Beechcraft и Hawker. Офисы продаж и разработки McCauley находятся в Уичито, штат Канзас, а производство находится в Колумбусе, штат Джорджия.

Давно изготовив сертифицированные винты с алюминиевыми лопастями как с фиксированным шагом, так и с постоянной скоростью, МакКоли также имеет опыт работы с композитной конструкцией гребного винта, поставляя композитный двухлопастной винт для самолета Cessna 162 Skycatcher Light Sport. Среди проектов композитных винтов, представленных Макколи, — пятилопастной реверсивный винт с постоянной скоростью Black Mac Carbon, который будет установлен на одноместном турбовинтовом двигателе Cessna Denali.

Опора McCauley на Cessna Skycatcher.

MT-Propeller

Основатель MT Герд Мюльбауэр начал работать с композитными гребными винтами в 1968 году и основал свою компанию MT-Propeller Entwicklung GmbH в 1981 году. Базируясь в Германии, гребные винты MT хорошо поддерживаются в Северной Америке сервисным центром в Деланде. , Флорида и другие места. Хотя в первую очередь они известны своими гребными винтами из «натурального композитного материала», в некоторых применениях МТ есть вариант с алюминиевыми лопастями.

MT-Propeller имеет обширный опыт производства винтов для самолетов экспериментальной и любительской постройки, от RV-4 до Lancair Evolution.Компания поставила сертифицированные гребные винты для двигателей мощностью 5000 л.с. с шестилопастными ступицами. В дополнение к гидравлическим гребным винтам с постоянной частотой вращения, гребной винт с электрическим управлением ELCOPROP доступен для двигателей мощностью до 350 л.с.

MT-Propeller имеет большой опыт работы с композитными винтами на экспериментальных самолетах.

Несертифицированные винтовые компании

Как и следовало ожидать, мир винтов, созданных специально для экспериментальных самолетов, обширен и активен.Свобода вводить новшества и изменять дизайн означает, что есть много вариантов как в материалах, так и в исполнении. Некоторые производители гребных винтов работают в одном и том же месте в течение десятилетий, другие — это более недавние стартапы или продолжения производства под новым владельцем.

Airmaster Propellers, Ltd.

Компания Airmaster, базирующаяся в Новой Зеландии, предлагает широкий спектр вариантов винтовых двигателей с постоянной скоростью с электрическим управлением для экспериментальных и сверхлегких самолетов. Их уникальный переключатель режимов позволяет пилоту выбирать предустановленные параметры взлета, набора высоты и крейсерского полета, после чего он поддерживает желаемые обороты без особых усилий.Втулки с двумя и тремя лопастями подходят для различных стилей лопастей; Airmaster не производит собственных лопастей, предлагая полные системы гребных винтов в сотрудничестве с существующими производителями лопастей. Торговые посредники в США включают Custom Flight Creations, The Airplane Factory, Kitfox LLC, RANS Aircraft, Kaolin Aviation Services и Arion Aircraft.

Воздушный винт постоянной скорости с электрическим управлением.

Arrowprop Company, Inc.

Компания Arrowprop, в первую очередь производитель деревянных пропеллеров фиксированного шага для сверхлегких и легких экспериментальных самолетов, а также других специальных винтов, поставляет винты диаметром до 72 дюймов.Компания из Оклахомы работает с 1961 года.

Bolly Aviation

Компания Bolly Propellers, базирующаяся в Южной Австралии, сначала зарекомендовала себя на рынке радиоуправляемых моделей самолетов как поставщик деревянных и композитных опор, а затем расширила свою деятельность на полную -размерный самолет. Пропеллеры Bolly, специализирующиеся на регулируемых по земле лопастях из углеродного волокна, доступны в пяти моделях серии Optima для увеличения мощности в лошадиных силах с использованием двух-, трех- и четырехлопастных ступиц.

Catto Propellers

Крейг Катто основал компанию Catto Propellers в 1974 году, производя двух- и трехлопастные винты с фиксированным шагом для различных несертифицированных применений.В конструкции используется деревянный сердечник, покрытый структурным композитным покрытием. Catto Propellers получила сертификат ASTM на оснащение легких спортивных самолетов своими винтами. Опциональные передние кромки из никелированного электролизера создают прочную переднюю кромку для лезвий.

Стойка Catto с фиксированным шагом с тремя лопастями.

Competition Aircraft, Inc.

Также известная под своим основным названием продукта Ultra-Prop, Competition Aircraft долгое время производила регулируемые с земли композитные опоры для сверхлегких, трехколесных мотоциклов, гирокоптеров и парашютов с двигателями мощностью до 50 л.с. .В настоящее время он производит Ultra-Prop II, пропеллер, армированный углеродным волокном, с мощностью 25 л.с. на лопасть при примерно 2500 об / мин, что делает его пригодным для двигателей мощностью до 100 л.с. Ultra-Prop II диаметром 66 дюймов может поставляться в конфигурациях с двумя или шестью лопастями.

Culver Props

Valley Engineering, поставщик Culver Props, купила компанию Culver Propeller в 2000 году, чтобы дополнить свою линейку сверхлегких и легких самолетов E / A-B. Двухлопастные стойки с фиксированным шагом доступны для двигателей мощностью до 300 л.с. из ламинированного клена, красного дерева, березы и вишни.Большая часть опыта Culver Props посвящена точным копиям пропеллеров для самолетов Первой мировой войны и старинных самолетов, в том числе форм ятаганов, которые нравились этим ранним самолетам.

Стойка деревянная с фиксированным шагом Culver.

DUC Hlices

Линия DUC винта из кованого углеродного композитного материала из Франции сертифицирована Европейским агентством по безопасности полетов и доступна для широкого диапазона сверхлегких и экспериментальных самолетов мощностью до 140 л.с. Регулируемые на земле пропеллеры DUC Hlices выпускаются в моделях «Swirl» и «Windspoon», первый, как сообщается, обеспечивает эффект постоянной скорости для более высокоскоростных самолетов, в то время как Windspoon разработан для более медленных самолетов.

Стойка композитная DUC Hlices.

GSC Systems

Компания GSC, базирующаяся в Британской Колумбии, Канада, производит деревянные гребные винты серии Tech с фиксированным шагом и с возможностью регулировки на земле, а также строит пропеллеры GSC-GTA с регулируемым шагом в полете с использованием механической регулировки. . GSC-GTA может поставляться с деревянными лезвиями GSC или композитными лезвиями Warp Drive. Возможна регулировка на 18 градусов. Пропеллеры фиксированного шага доступны в диаметрах от 32 до 72 дюймов. GSC в основном специализируется на двигателях Rotax, включая пропеллеры с парашютом с механическим приводом.

Ivoprop Corporation

Ivoprop Corporation широко известны благодаря торсионному стержню, встроенному в каждую лопасть, позволяющему регулировать шаг путем затягивания или ослабления регулировочного стержня для небольшого поворота лопасти. Винт Ivoprop Magnum можно отрегулировать вручную на земле или снабдить электрическим управлением изменяемым шагом в кабине пилота. Последняя инновация Ivoprop — электронный регулятор для работы с постоянной скоростью. Конструкция клинка изготовлена из углеродного волокна, покрыта черным гелькоутом и передней кромкой из нержавеющей стали.Доступны двух-, трех- или шестилопастные системы.

Стойка регулируемая на земле Ivoprop.

Performance Propellers USA, LLC

Компания Frank Johnson’s Performance Propellers поставляет двух- и трехлопастные винты из многослойной древесины с ЧПУ для экспериментальных и пилотажных самолетов. Предусмотрены специальные настройки, позволяющие заказчику провести тестовый полет и вернуть пропеллер для внесения изменений после проверки статических и максимальных оборотов в минуту. Затем устанавливаются водонепроницаемая передняя кромка и наконечники из стекловолокна, а также прозрачная отделка.

Деревянная стойка пропеллера Performance.

Propellers Powerfin

Powerfin производит регулируемые с земли винты из углеродного волокна для различных легких экспериментальных самолетов, в первую очередь для двигателей Rotax. Доступны стили концентраторов для пяти лопастей, и компания работает над шестигранной ступицей для использования с дронами. Powerfin обозначает свою продукцию как «профессионально разработанную, изготовленную вручную» с более чем 20-летним опытом производства гребных винтов.

Prince Aircraft Co.

Лонни Принс занимается винтами с 1979 года, создавая индивидуальные опоры для всего, от сверхлегких самолетов до аэродинамических труб НАСА. Реквизит Prince сделан из прочного ламинированного клена и углеродного волокна, наложенного на деревянную сердцевину, и имеет форму ятагана, которая обеспечивает изменение аэродинамического шага при увеличении скорости, то есть, как сообщается, изменение шага на четыре дюйма от взлета к круизу. Знаменитая опция P-Tip остается доступной, задерживая вихри на конце за счет скручивания наконечника винта для создания эффекта большей длины лезвия.

Props, Inc.

Джефф Бертюлейт из Орегона занимается резьбой по резьбе из ценных пород дерева с 1984 года для жилищного строительства и сверхлегких самолетов. В первую очередь он специализируется на двухлопастных винтах фиксированного шага для самолетов E / A-B мощностью до 260 л.с. Винты Props, Inc. сделаны из ламинированного восточного клена и на 35 фунтов легче винта с постоянной скоростью. Как отмечает Бертюлейт, естественное демпфирование древесины позволяет избежать ограничений по скорости вращения.

Sterba Propellers

Эд Стерба начал вырезать винты вручную в 1980 году, первоначально сосредоточившись на винтах для переделанных силовых установок Volkswagen, и он до сих пор производит свои красивые двухлопастные винты фиксированного шага из клееного дерева.Пропеллеры Sterba доступны для двигателей мощностью до 200 л.с., которые используются в самолетах серии RV kit.

Стойка деревянная с фиксированным шагом Sterba.

Гребные винты Tarver

Легендарный гребной винт Aeromatic с автоматически изменяющимся шагом лопастей и конструкцией лопастей с использованием деревянного сердечника и ламината имеет долгую историю, начиная с 1940-х годов. Принцип аэродинамического изменения шага винта, разработанный компанией Aeromatic, без необходимости взаимодействия с пилотом, был популярен для послевоенных самолетов до краха авиации общего назначения в конце 1940-х годов.Права на дизайн Koppers теперь принадлежат Кенту Тарверу из Фаллона, штат Невада. На данный момент сертифицированное производство не планируется, но новые винты Aeromatic для рынка экспериментальных самолетов находятся в стадии разработки, один из которых в настоящее время летает на VariEze для испытаний.

Tennessee Propellers, Inc.

Хотя в настоящее время компания Tennessee Propellers базируется в Джорджии, недалеко от Чаттануги, Tennessee Propellers продолжает поставлять деревянные винты с двумя лопастями с фиксированным шагом для сверхлегких и малых экспериментальных самолетов, а также винты для воздушных судов и других пользователей.Конструкция из твердого клена с использованием резорцинового клея и двухкомпонентного полиуретанового покрытия.

Винты Теннесси производятся в Джорджии.

Warp Drive, Inc.

Гребные винты Warp Drive производятся с 1989 года. Это хорошо зарекомендовавшие себя регулируемые с земли винты с твердыми карбоновыми лопастями. Многие лезвия варп-привода устанавливаются на регулируемые на земле ступицы других производителей. Warp Drive ориентирован в первую очередь на сверхлегкие автомобили, мотоциклы, автожиры, парашюты с приводом и легкие экспериментальные самолеты, а также на аэроглиссеры и других пользователей.Доступны модели с двумя, тремя и четырьмя лопастями.

Стойка с тремя лопастями Warp Drive.

WhirlWind Propellers Corporation

WhirlWind Propellers производит регулируемые на земле винты из углеродного волокна для рынка экспериментальных самолетов в двух- и трехлопастном исполнении. Whirl Wind Aviation — это подразделение компании по производству винтовых двигателей с постоянной скоростью. Лезвия WhirlWind используются некоторыми другими брендами регулируемых стоек, что свидетельствует о признании их в отрасли.Также компания предлагает такую разнообразную продукцию, как сменные лопасти российских гребных винтов «Вперод» на двигателе М-14П.

Стойка WhirlWind на CubCrafters Cub.

Мы надеемся, что этот обзор винтовой индустрии окажется для вас полезным. Помогите нам поддерживать его в актуальном состоянии, отправляя изменения или исправления по адресу [email protected].

Сертифицированные гребные винты

Компания	Год основания	Конструкция	Диапазон мощности от
GT-Propellers 44 19699
+39 0541 693399
Via del Commercio, 7 47838 Riccione (RN) Италия
Hartzell Propeller, Inc.	1917	Металл и композит	до 2180 л.	McCauley Propeller Systems	1938	Металл и композит	От 100 до 1,200 л.с.
MT-Propeller USA, Inc.	1981	Натуральный композит	до 5000 л.с.
1180 Терминал аэропорта Dr, Deland, Флорида 82424
386-736-7762
		900 Sensenich Wood Propeller Co.	1932	Дерево и композит	от 50 до 275 л.
Sensenich Propeller Mfg.Co. Inc.	1932	Металл	От 65 до 200 л.с.
14 Citation Ln, Lititz, PA 17543
717-569-0435

Несертифицированные винты

9080 74 12809 +33 69

Компания	Год основания	Строительство	Диапазон мощности
Airmaster Propellers, Ltd.
20 Haszard Road, Massey, Окленд 0614, Новая Зеландия
+64 9833 1794

Arrowprop Company, Inc.	1960	Дерево и композит	до 100 л.с.
P.O. Box 610, Meeker, OK 74855
405-279-2377

Bolly Aviation	л. 1 Аэродром Кэлвин Гроув, Вирджиния, Южная Австралия 5120
+61 8 8380 8396

Катто Пропеллеры
Аэропорт Джексон Уэстовер
12370 Airport Rd, Джексон, Калифорния 95642
209-754-3553

1984	Композитный	до 100 л.	1983	Дерево	до 300 л.с.
15685 Co. Road 7100, Rolla, MO 65401
573-364-6311
		900 DUC Helices	1997	Composite	От 100 до 160 л.с.
Aerodrome de Villefranche-Tarare, 289 Avenue Odette & Edouard Durand, 69620 Frontenas, France


GSC Systems, Inc.	1984	Wood	от 35 до 115 л.с.
# 8 2440B 14th Ave., Вернон, Британская Колумбия, Канада V1T 8C1
250-549-3772

Ivoprop Corporation	1986	Композитный	до 700 л.

Performance Propellers USA, LLC	2009	Wood	от 50 до 300 л.с.

Пропеллеры Powerfin	2008	Композитный	до 160 л.с.
705 с.5300 Вт, Ste 4-5, Hurricane, UT 84737
435-627-0942

Prince Aircraft Company	1979		Дерево и композит	От 100 до 300 л.с.
6774 Providence St, PO Box 2669, Уайтхаус, Огайо 43571
419-877-5557

Props, Inc.	1984	Дерево	до 260 л. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Найти: Лучшие Последние Рубрики Авиа заметки Авиация Без рубрики Вертолет Вертолеты Время перелётов Джет Класс Лётное обучение Полет Разное Самолет Самолеты Суперджеты 2019 © Все права защищены. Карта сайта

Корзина