Orlaivio oro sraigtas: pavadinimas, klasifikacija ir charakteristikos

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Oro judėjimo, remiantis aerodinamikos principais, pagrindas yra jėga, kuri atsveria oro pasipriešinimą skrydžio metu ir gravitaciją. Visi šiuolaikiniai orlaiviai, išskyrus sklandytuvus, turi variklį, kurio galia paverčiama šia jėga. Mechanizmas, paverčiantis jėgainės veleno sukimąsi į trauką, yra orlaivio sraigtas.

Propelerio aprašymas

Orlaivio sraigtas yra mechaninis įtaisas su mentėmis, sukasi variklio veleno ir sukurianti trauką orlaiviui judėti ore. Pakreipdamas mentes, sraigtas išmeta orą atgal, sudarydamas žemo slėgio zoną prieš jį ir aukštą slėgį už jo. Beveik visi žmonės žemėje bent kartą gyvenime turėjo galimybę pamatyti šį įrenginį, todėl daugybės mokslinių apibrėžimų nereikia. Propelerį sudaro mentės, stebulė, sujungta su varikliu per specialų flanšą, ant stebulės uždedami balansavimo svarmenys, sraigto žingsnio keitimo mechanizmas ir stebulę dengiantis gaubtas.

Kiti vardai

Koks kitas lėktuvo sraigto pavadinimas? Istoriškai buvo du pagrindiniai pavadinimai: tikrasis oro sraigtas ir propeleris. Tačiau vėliau atsirado ir kiti pavadinimai, pabrėžiantys arba dizaino ypatybes, arba papildomas šiam įrenginiui priskirtas funkcijas. Tiksliau:

• Fenestronas. Varžtas, įkištas į specialų kanalą sraigtasparnio uodegoje.
• Sparnuotė. Varžtas, uždengtas specialiu žiedu.
• Propfan. Tai yra rodyklės arba kardo formos varžtai dviem eilėmis su sumažintu skersmeniu.
• Vėjo ventiliatorius. Avarinė atsarginė maitinimo sistema iš artėjančio oro srauto.
• Rotorius. Tai kartais vadinama pagrindiniu malūnsparnio rotoriumi ir kai kuriais kitais.

Propelerio teorija

Iš esmės bet koks orlaivio oro sraigtas yra tam tikri miniatiūriniai judantys sparnai, veikiantys pagal tuos pačius aerodinamikos dėsnius kaip ir sparnas. Tai yra, judant atmosferinėje aplinkoje, mentės dėl savo profilio ir pasvirimo sukuria oro srautą, kuris yra orlaivio varomoji jėga. Šio srauto stiprumas, be konkretaus profilio, priklauso nuo sraigto skersmens ir greičio. Tuo pačiu metu traukos priklausomybė nuo apsisukimų yra kvadratinė, o nuo skersmens - net iki 4 laipsnio. Bendroji traukos formulė yra tokia: P=αρn²D^4kur:

• α – sraigto traukos koeficientas (priklauso nuo menčių konstrukcijos ir profilio);
• ρ - oro tankis;
• n – apsisukimų skaičiusvaržtai;
• D yra varžto skersmuo.

Įdomu palyginti su aukščiau pateikta formule, kita formule, gauta iš tos pačios varžtų teorijos. Tai reikalinga galia sukimuisi užtikrinti: T=Βρn³D^{5, kur Β yra apskaičiuotas sraigto galios koeficientas.}

Palyginus šias dvi formules, matyti, kad didinant lėktuvo sraigto greitį ir didinant sraigto skersmenį, reikalinga variklio galia auga eksponentiškai. Jeigu traukos lygis proporcingas apsisukimų kvadratui ir 4-ajai skersmens galiai, tai reikalinga variklio galia didėja jau proporcingai apsisukimų kubui ir 5-ajai propelerio skersmens galiai. Didėjant variklio galiai, didėja ir jo svoris, todėl reikia dar didesnės traukos. Kitas užburtas ratas orlaivių pramonėje.

Propelerio specifikacijos

Bet kuris orlaivyje sumontuotas sraigtas turi šias charakteristikas:

• Varžto skersmuo.
• Geometrinis judėjimas (žingsnis). Šis terminas reiškia atstumą, kurį nuvažiuotų varžtas, atsitrenkęs į teorinį kietą paviršių per vieną apsisukimą.
• Protektorius – tikrasis atstumas, kurį sraigtas nuvažiuoja per vieną apsisukimą. Akivaizdu, kad ši vertė priklauso nuo greičio ir sukimosi dažnio.
• Menčių kampas – kampas tarp plokštumos ir tikrojo sraigto žingsnio.
• Ašmenų forma – dauguma šiuolaikinių peilių yra kardo formos, išlenkti.
• Ašmenų profilis – kiekvieno ašmenų skerspjūvis, kaip taisyklė, yra sparno formos.
• Vidutinis ašmenų styga –geometrinis atstumas tarp priekinių ir galinių kraštų.

Tuo pačiu metu pagrindinė orlaivio sraigto savybė yra jo trauka, tai yra, kam jis reikalingas.

Orumas

Orlaiviai, naudojantys oro sraigtą kaip oro sraigtą, yra daug ekonomiškesni nei jų turboreaktyviniai lėktuvai. Efektyvumas siekia 86%, o tai reaktyviniams lėktuvams yra nepasiekiama vertė. Tai yra pagrindinis jų pranašumas, dėl kurio jie vėl pradėjo veikti per praėjusio amžiaus aštuntojo dešimtmečio naftos krizę. Esant nedideliais atstumais, greitis nėra labai svarbus, palyginti su ekonomiškumu, todėl dauguma regioninės aviacijos orlaivių yra varomi sraigtais.

Defektai

Propeleriniai orlaiviai taip pat turi trūkumų. Visų pirma, tai yra grynai „kinetiniai“trūkumai. Sukimosi metu orlaivio sraigtas, turėdamas savo masę, daro poveikį orlaivio korpusui. Jei, pavyzdžiui, peiliai sukasi pagal laikrodžio rodyklę, korpusas linkęs suktis atitinkamai prieš laikrodžio rodyklę. Sraigto sukeltos turbulencijos aktyviai sąveikauja su orlaivio sparnais ir išmetimu, sukurdamos skirtingus srautus į dešinę ir kairę, taip destabilizuodamos skrydžio trajektoriją.

Galiausiai, besisukantis oro sraigtas yra tam tikras giroskopas, ty jis linkęs išlaikyti savo padėtį, todėl sunku pakeisti skrydžio trajektorijąteismas. Šie lėktuvo sraigto trūkumai žinomi jau seniai, su jais konstruktoriai išmoko kovoti, įvesdami tam tikrą asimetriją pačių laivų ar jų valdymo paviršių (vairų, spoilerių ir kt.) konstrukcijoje. Teisybės dėlei reikia pažymėti, kad reaktyviniai varikliai taip pat turi panašių „kinetinių“trūkumų, tačiau šiek tiek mažesniu mastu.

Vadinamasis fiksavimo efektas taip pat gali būti priskirtas minusams, kai padidinus orlaivio sraigto skersmenį ir sukimosi greitį iki tam tikrų ribų nustoja kelti traukos padidėjimo forma. Šis efektas yra susijęs su beveik arba viršgarsinio greičio oro srautų atsiradimu tam tikrose mentelių dalyse, o tai sukelia bangų krizę, tai yra oro smūgių susidarymą. Tiesą sakant, jie įveikia garso ribą. Šiuo atžvilgiu didžiausias orlaivių su oro sraigtu greitis neviršija 650–700 km/h.

Galbūt vienintelė išimtis buvo bombonešis Tu-95, kuris pasiekia net 950 km/h greitį, tai yra beveik garso greitį. Kiekvienas jo variklis turi du bendraašius sraigtus, besisukančius priešingomis kryptimis. Na, o paskutinė propelerinių orlaivių problema – jų keliamas triukšmas, kuriam keliamus reikalavimus aviacijos institucijos nuolat griežtina.

Klasifikacija

Yra daug būdų klasifikuoti orlaivių oro sraigtus. Jie skirstomi į grupes, atsižvelgiant į medžiagą, iš kurios jie pagaminti, nuo peilių formos, jų skersmens, kiekio ir daugybės kitų.charakteristikos. Tačiau svarbiausias yra jų klasifikavimas pagal du kriterijus:

• Pirma – yra kintamo žingsnio ir fiksuoto žingsnio sraigtai.
• Antra – yra traukiami ir stumdomi varžtai.

Pirmasis yra sumontuotas orlaivio priekyje, o antrasis, atitinkamai, gale. Lėktuvas su stūmokliniu sraigtu iškilo anksčiau, bet paskui kurį laiką buvo pamirštas ir tik palyginti neseniai vėl pasirodė danguje. Dabar šis išdėstymas plačiai naudojamas mažuose orlaiviuose. Yra net gana egzotiškų variantų, kuriuose yra ir traukiami, ir stumdomi peiliukai vienu metu. Orlaivis su galiniu oro sraigtu turi daug privalumų, tarp kurių svarbiausias yra didesnis keliamosios jėgos ir pasipriešinimo santykis. Tačiau dėl to, kad trūksta papildomo oro srauto iš sraigto, sparno kilimo ir tūpimo charakteristikos yra prasčiausios.

Kintamo žingsnio varžtai

Kintamo žingsnio sraigtai sumontuoti beveik visuose šiuolaikiniuose vidutiniuose ir dideliuose orlaiviuose. Esant dideliam ašmenų žingsniui, pasiekiama didelė trauka, tačiau jei variklio sūkiai yra gana maži, įsibėgėjimas bus itin lėtas. Tai labai panašu į situaciją su automobiliu, kai bandoma užvesti aukštesne pavara.

Didelis greitis ir mažas sraigto žingsnis kelia pavojų, kad jis užstos ir trauka nukris iki nulio. Todėl skrydžio metu aikštelė nuolat keičiasi. Dabar tai atlieka automatika, tačiau anksčiau pats pilotas turėjo nuolat tai stebėti rankiniu būdu.sureguliuokite kampą. Propelerio žingsnio keitimo mechanizmas yra speciali įvorė su pavaros mechanizmu, kuris reikiamu laipsniu sukasi mentes sukimosi ašies atžvilgiu.

Moderni plėtra Rusijoje

Darbas tobulinant įrenginius niekada nenutrūko. Šiuo metu atliekami naujojo lėktuvo AB-112 propelerio bandymai. Jis bus naudojamas lengvuosiuose karinio transporto lėktuvuose Il-112V. Tai 6 menčių sraigtas, kurio efektyvumas siekia 87%, skersmuo – 3,9 metro, sukimosi greitis – 1200 aps./min., ir kintamo žingsnio propeleris. Buvo sukurtas naujas ašmenų profilis, o jo dizainas palengvėjo.