Centrala electrică este proiectată pentru a crea forța de împingere necesară pentru a depăși forța și pentru a asigura mișcarea înainte a aeronavei.
Forța de tracțiune este creată de o instalație formată dintr-un motor, un dispozitiv de propulsie (elice) și sisteme care asigură funcționarea sistemului de propulsie (sistem de alimentare cu combustibil, sistem de ungere, sistem de răcire etc.).
În prezent în transport și aviație militară utilizare largă a primit motoare turboreactor și turbopropulsoare. În sport, agricultură și în diverse scopuri aviația auxiliară folosește în continuare centrale electrice cu motoare cu ardere internă a aeronavelor cu piston, care convertesc energie termală arderea combustibilului în energia de rotație a elicei..
Pe aeronavele Yak-18T, Yak-52 și Yak-55, centrala electrică este formată dintr-un motor cu piston M-14P și o elice cu pas variabil V530TA-D35.
Multe avioane sport folosesc motoare Rotax:
CLASIFICAREA ELICELOR
Șuruburile sunt clasificate:după numărul de lame - cu două, trei, patru și cu mai multe lame;
în funcție de materialul de fabricație - lemn, metal, mixt;
în sensul de rotație (privit din cabina de pilotaj în direcția zborului) - rotație la stânga și la dreapta;
după locație față de motor - tragere, împingere;
după forma lamelor - obișnuit, în formă de sabie, în formă de cazmă;
după tip - pas fix, neschimbabil și variabil.
Elicea constă dintr-un butuc, pale și este fixată de arborele motorului cu o bucșă specială.
Elice cu pas fix are lame care nu se pot roti în jurul axelor lor. Lamele și butucul sunt realizate ca o singură unitate.
Elice cu pas fix are lame care sunt instalate pe sol înainte de zbor sub orice unghi față de planul de rotație și sunt fixe. În timpul zborului, unghiul de instalare nu se modifică.
Elice cu pas variabil are lame care, în timpul funcționării, se pot roti în jurul axelor lor folosind control hidraulic sau electric sau automat și pot fi reglate la unghiul dorit față de planul de rotație.
Orez. 1 Elice cu două pale cu pas fix
Orez. 2 Elice V530TA D35
În funcție de gama de unghiuri de instalare a palelor, elicele sunt împărțite în:
cele convenționale, în care unghiul de instalare variază de la 13 la 50°, sunt instalate pe aeronave ușoare;
pentru cele cu pene - unghiul de instalare variază de la 0 la 90°;
pe elicele de frână sau marșarier, au un unghi de instalare variabil de la -15 la +90°, cu o astfel de elice creează tracțiune negativă și reduc lungimea rulării aeronavei.
Următoarele cerințe se aplică elicelor:
șurubul trebuie să fie durabil și ușor;
trebuie să aibă greutate, simetrie geometrică și aerodinamică;
trebuie să dezvolte impulsul necesar în timpul diverselor evoluții în zbor;
ar trebui să funcționeze cu cel mai mare coeficient acțiune utilă.
Avioanele Yak-18T, Yak-52 și Yak-55 sunt echipate cu o elice convențională de tractor cu două pale din lemn, în formă de vâsle, cu rotație la stânga, pas variabil cu control hidraulic V530TA-D35 (Fig. 2).
CARACTERISTICI GEOMETRICE ALE SURUBULUI
Când se rotesc, palele creează aceleași forțe aerodinamice ca și aripa. Caracteristicile geometrice ale elicei afectează aerodinamica acesteia.Să luăm în considerare caracteristicile geometrice ale șurubului.
Forma lamei în plan- cele mai comune simetrice și în formă de sabie.
Orez. 3. Formele elicei: a - profilul paletei, b - formele palelor în vedere plană
Orez. 4 Diametrul, raza, pasul geometric al elicei
Orez. 5 Dezvoltarea Helix
Secțiunile părții de lucru a lamei au profile aripioare. Profilul lamei se caracterizează prin coardă, grosime relativă și curbură relativă.
Pentru o rezistență mai mare se folosesc lame cu grosime variabilă - îngroșare treptată spre rădăcină. Coardele secțiunilor nu se află în același plan, deoarece lama este răsucită. Muchia lamei care taie aerul se numește marginea anterioară, iar marginea posterior se numește marginea posterior. Planul perpendicular pe axa de rotație a elicei se numește planul de rotație al elicei (fig. 3).
Diametrul șurubului este diametrul cercului descris de capetele palelor când elicea se rotește. Diametrul elicelor moderne variază de la 2 la 5 m. Diametrul elicei V530TA-D35 este de 2,4 m.
Pasul elicei geometric - aceasta este distanța pe care o elice care se deplasează înainte trebuie să o parcurgă într-o revoluție completă dacă s-ar deplasa în aer ca într-un mediu solid (Fig. 4).
Unghiul paletei elicei - acesta este unghiul de înclinare a secțiunii paletei față de planul de rotație al elicei (Fig. 5).
Pentru a determina care este pasul elicei, imaginați-vă că elicea se mișcă într-un cilindru, a cărui rază r este egală cu distanța de la centrul de rotație al elicei până la punctul B de pe paleta elicei. Apoi, secțiunea transversală a șurubului în acest punct va descrie o linie elicoidală pe suprafața cilindrului. Să extindem o secțiune a cilindrului egală cu pasul șurubului H de-a lungul liniei BV. Veți obține un dreptunghi în care spirala s-a transformat în diagonala acestui dreptunghi al Băncii Centrale. Această diagonală este înclinată în unghi față de planul de rotație al șurubului BC . Din triunghi dreptunghic Găsim CVB, ceea ce este egal cu pasul elicei:
(3.1)
Cu cât unghiul de instalare a lamei este mai mare, cu atât pasul elicei este mai mare. . Elicele sunt împărțite în elice cu pas constant de-a lungul palei (toate secțiunile au același pas) și pas variabil (secțiunile au pasuri diferite).
Elicea V530TA-D35 are un pas variabil de-a lungul palei, deoarece acest lucru este benefic din punct de vedere aerodinamic. Toate secțiunile paletei elicei se apropie de fluxul de aer la același unghi de atac.
Dacă toate secțiunile palei elicei au pasuri diferite, atunci pasul total al elicei este considerat a fi pasul secțiunii situate la o distanță de centrul de rotație egală cu 0,75R, unde R este raza elicei. Acest pas se numește nominal, și unghiul de instalare al acestei secțiuni- unghi nominal de instalare .
Pasul geometric al elicei diferă de avansul elicei prin gradul de alunecare a elicei în mediul aerian(vezi Fig. 4).
Mersul cu elice - aceasta este distanța reală pe care o elice care se deplasează înainte o mișcă în aer împreună cu aeronava în timpul unei revoluții complete. Dacă viteza aeronavei este exprimată în km/h și numărul de rotații ale elicei pe secundă, atunci mersul elicei N P poate fi găsit folosind formula
(3.2)
Pasul elicei este puțin mai mic decât pasul geometric al elicei. Acest lucru se explică prin faptul că șurubul pare să alunece în aer atunci când se rotește din cauza densității sale scăzute în raport cu mediul solid.
Se numește diferența dintre valoarea pasului geometric și mersul elicei alunecarea cu șurub si este determinata de formula
S= H- H n . (3.3)
VITEZA SI UNGHIUL DE ATAC AL ELEMENTULUI PALA ELICEI
Caracteristicile aerodinamice ale elicei includ unghiul de atac și tracțiunea elicei.Unghiul de atac al elementelor palelor elicei se numește unghiul dintre coarda unui element și direcția mișcării sale adevărate rezultate W(Fig. 6).
Orez. 6 Unghiul de instalare și unghiul de atac al lamelor: a - unghiul de atac al elementului de lamă, b - viteza elementului de lamă
Fiecare element al lamei efectuează o mișcare complexă constând din rotație și translație. Viteza de rotatie este
Unde n Cu- viteza motorului.
Viteza înainte este viteza avionului V . Cu cât elementul de lamă este mai departe de centrul de rotație al elicei, cu atât viteza de rotație este mai mare U .
Când elicea se rotește, fiecare element al lamei va crea forțe aerodinamice, a căror magnitudine și direcție depind de viteza aeronavei (viteza fluxului liber) și de unghiul de atac.
Privind Fig. 6, a, este ușor de observat că:
Când elicea se rotește și viteza înainte este zero (V=0), atunci fiecare element al paletei elicei are un unghi de atac egal cu unghiul de instalare al elementului paletei ;
Când elicea se deplasează înainte, unghiul de atac al elementului paletă elicei diferă de unghiul de înclinare al elementului paletă al elicei (devine mai mic);
Cu cât unghiul de instalare al elicei este mai mare, cu atât este mai mare unghiul de atac;
Viteza de rotație rezultată a elementului paletei elicei W egală cu suma geometrică a vitezelor de translație și rotație și se găsește după regula triunghiului dreptunghic
(3.5)
Cu cât viteza de rotație este mai mare, cu atât este mai mare unghiul de atac al elementului paletei elicei. Dimpotrivă, cu cât viteza de avans a elicei este mai mare, cu atât unghiul de atac al elementului paletei elicei este mai mic.
În realitate, imaginea este mai complexă. Deoarece elicea aspiră și rotește aerul, îl aruncă înapoi, oferindu-i viteză suplimentară v, care se numește viteza de aspirație. Drept urmare, viteza adevărată W" vor diferi ca mărime și direcție de viteza de aspirație dacă sunt adăugate geometric. Prin urmare, adevăratul unghi de atac " va diferi de unghi (Fig. 6, b).
Analizând cele de mai sus, putem trage concluzii:
cu viteza înainte V=0 unghiul maxim de atac şi egal cu unghiul instalarea palei elicei;
pe măsură ce viteza de avans crește, unghiul de atac scade și devine mai mic decât unghiul de instalare;
la viteze mari de zbor, unghiul de atac al palelor poate deveni negativ;
cu cât viteza de rotație a elicei este mai mare, cu atât unghiul de atac al palei acesteia este mai mare;
dacă viteza de zbor rămâne neschimbată și turația motorului scade, atunci unghiul de atac scade și poate deveni negativ.
Concluziile trase explică modul în care forța de împingere a unei elice cu pas fix se modifică odată cu modificările vitezei și vitezei de zbor.
Impingerea elicei apare ca urmare a acțiunii forței aerodinamice R pe elementul paletei elicei în timp ce acesta se rotește (Fig. 1).
Prin descompunerea acestei forțe în două componente, paralele cu axa de rotație și paralele cu planul de rotație, obținem forța LR și forța de rezistență la rotație. X elementul paletei elicei.
Însumând forța de împingere a elementelor individuale ale palei elicei și aplicând-o pe axa de rotație, obținem forța de împingere a elicei R .
Impingerea elicei depinde de diametrul elicei D, rotații pe secundă n, densitatea aerului și se calculează prin formula (în kgf sau N)
Unde - se determina experimental coeficientul de tractiune al elicei, care tine cont de forma palei in plan, de forma profilului si de unghiul de atac. Coeficientul de tracțiune al elicei aeronavelor Yak-18T, Yak-52 și Yak-55 - V530TA-D35 este de 1,3.
Astfel, forța de împingere a elicei este direct proporțională cu coeficientul său, densitatea aerului, pătratul numărului de rotații ale elicei pe secundă și diametrul elicei la a patra putere.
Deoarece palele elicei au simetrie geometrică, mărimile forțelor de rezistență și distanța lor față de axa de rotație vor fi aceleași.
Forța de rezistență la rotație este determinată de formula
(3.7)
Unde Cx l - coeficientul de rezistență al lamei, ținând cont de forma sa în plan, forma profilului, unghiul de atac și finisarea suprafeței ;
W - viteza rezultată, m/s;
S l - zona lamei;
LA - numărul de lame.
Fig.1 Forțele aerodinamice ale unei elice.
Orez. 2. Moduri de operare a elicei
Forța de rezistență la rotația elicei în raport cu rotația sa creează un moment de rezistență la rotația elicei, care este echilibrat de cuplul motorului:
M tr =X V r V (3.8)
Cuplul creat de motor este determinat (în kgf-m) de formulă
(3.9)
Unde N e- puterea eficientă a motorului.
Modul considerat se numește modul de împingere pozitivă a elicei, deoarece această împingere trage aeronava înainte (Fig. , a). Pe măsură ce unghiul de atac al lamelor scade, forțele scad R și X(reducerea forței elicei și a cuplului de frânare). Este posibil să se realizeze un astfel de regim când P=0 șiX= R. Acesta este modul de tracțiune zero (Fig. , b).
Cu o scădere suplimentară a unghiului de atac, se ajunge la un mod când elicea începe să se rotească nu din motor, ci din acțiunea forțelor fluxului de aer. Acest mod este numit surub auto-rotitor sau auto rotație (Fig., c).
Cu o scădere suplimentară a unghiului de atac al elementelor palelor elicei, obținem un mod în care forța de tracțiune a palei elicei X va fi îndreptată în sensul de rotație al elicei, iar în același timp elicea va avea tracțiune negativă. În acest mod, elicea se rotește din fluxul de aer de intrare și rotește motorul. Motorul se rotește, se numește acest mod modul moara de vant (Fig., d).
Modurile de autorotație și moara de vânt sunt posibile în zbor orizontal și în scufundare.
Pe aeronavele Yak-52 și Yak-55, aceste moduri apar atunci când se efectuează manevre verticale în jos la o pasă mică a palei elicei. Prin urmare, se recomandă ca la efectuarea mișcărilor verticale în jos (la viteze ce depășesc 250 km/h), șurubul să fie strâns cu 1/3 din cursa pârghiei prin controlul pasului șurubului.
DEPENDENȚĂ DE IMPINȚA ELICEI DE VITEZA ZBOR.
Odată cu creșterea vitezei de zbor, unghiurile de atac ale palelor elicei, pas constant și fix, scad rapid, iar forța elicei scade. Cel mai mare unghi de atac al paletei elicei va fi la o viteză de zbor egală cu zero, la viteza maxima motor.În consecință, forța elicei scade la zero și apoi devine negativă. Arborele motorului se desfășoară. Pentru a preveni rotirea elicei, reduceți turația motorului. Dacă motorul nu este accelerat, acesta poate fi distrus.
Dependența tracțiunii elicei V530TA-D35 de viteza de zbor este prezentată în graficul Fig. 7. Pentru a-l construi, măsurați tracțiunea elicei la viteze diferite. Graficul rezultat se numește caracteristicile de tracțiune ale centralei electrice.
Orez. 7 Caracteristicile centralei M-14P în ceea ce privește tracțiunea (pentru N = 500 m) a aeronavelor Yak-18T, Yak-52 și Yak-55 cu elice V530TA-D35
INFLUENȚA ALTITUDINII ZBORULUI ASUPRA DECEPTULUI ELICEI.
La determinarea dependenței de tracțiune de viteza de zbor, s-a luat în considerare funcționarea elicei la o altitudine constantă și o densitate constantă a aerului. Dar atunci când zboară la altitudini diferite, densitatea aerului afectează împingerea elicei. Pe măsură ce altitudinea de zbor crește, densitatea aerului scade și, în consecință, și forța elicei va scădea proporțional (la turație constantă a motorului). Acest lucru poate fi văzut când se analizează formula (3.6).CUPLUL DE FRÂNARE A ELICE ȘI CUPLUL MOTOR.
După cum sa discutat anterior, cuplul de frânare al elicei contracarează cuplul motorului.Pentru ca șurubul să se rotească cu viteză constantă, este necesar ca cuplul de frânare Mt, egal cu produsul 
, a fost egal cu cuplul motor M cr, egal cu produsul F d ,.
acestea. M t =M cr sau =F d (Fig. 8).
Orez. 8 Cuplul de frânare elice și cuplul motor
Dacă această egalitate este încălcată, motorul va reduce sau crește viteza.
O creștere a turației motorului duce la o creștere a Mcr și invers. Se stabilește un nou echilibru la turații noi ale motorului.
PUTEREA NECESARĂ PENTRU ROTIREA ELICEI
Această putere este cheltuită pentru a depăși forțele de rezistență la rotație ale elicei.Formula pentru determinarea puterii elicei (în CP) este:
(3.10)
Unde - factor de putere, în funcție de forma elicei, numărul de pale, unghiul de instalare, forma palei în plan și condițiile de funcționare ale elicei ( mers relativ)
Din formula (3.10) este clar că puterea necesară pentru rotirea elicei depinde de factorul de putere, viteza de zbor și altitudinea, viteza și diametrul elicei.
Odată cu creșterea vitezei de zbor, unghiul de atac al elementului paletei elicei, cantitatea de aer aruncată înapoi și viteza acestuia scad, prin urmare scade și puterea necesară pentru rotirea elicei. Pe măsură ce altitudinea de zbor crește, densitatea aerului scade și scade și puterea necesară pentru rotirea elicei.
Pe măsură ce turația motorului crește, rezistența la rotație a elicei crește și puterea necesară pentru rotirea elicei crește.
Elicea, rotită de motor, dezvoltă forță și învinge forța aeronavei, aeronava se mișcă.
Lucrul efectuat de forța de împingere a elicei în 1 secundă. atunci când un avion se mișcă, se numește tracțiune sau putere netă a unei elice.
Puterea de tracțiune a unei elice este determinată de formula
(3.11)
Unde P in este forța dezvoltată de elice; Viteza V a aeronavei.
Pe măsură ce altitudinea și viteza de zbor cresc, puterea de tracțiune a elicei scade. Când elicea funcționează, când avionul nu se mișcă, se dezvoltă forța maximă, dar puterea de tracțiune este zero, deoarece viteza de mișcare este zero.
EFICIENȚA ELICEI.
DEPENDENȚA EFICIENȚEI DE ALTITUDINE ȘI DE VITEZA ZBORULUI
O parte din energia de rotație a motorului este cheltuită pentru rotirea elicei și are ca scop depășirea rezistenței aerului, rotirea jetului etc. Prin urmare, a doua lucrare utilă sau puterea de tracțiune utilă a elicei, n b, va fi mai puțină putere a motorului N e, cheltuită pentru rotirea elicei.Raportul dintre puterea utilă de propulsie și puterea consumată de elice (puterea efectivă a motorului) se numește coeficient de performanță (eficiență) al elicei și este desemnat . Este determinat de formula
(3.12)
Orez. 9 Caracteristicile de putere ale motorului M-14P al aeronavelor Yak-52 și Yak-55
Orez. 10 Vedere aproximativă a curbei modificărilor puterii disponibile în funcție de viteza de zbor
Orez. 11 Caracteristici de altitudine ale motorului M-14P în modurile 1 - decolare, 2 - nominal 1, 3 - nominal 2, 4 - croazieră 1; 5 - croazieră 2
Eficiența unei elice depinde de aceiași factori ca și puterea de propulsie a elicei.
Eficiența este întotdeauna mai mică decât unitatea și ajunge la 0,8...0,9 pentru cele mai bune elice.
Np- puterea necesară.
Pentru a reduce viteza de rotație a elicei, motorul folosește o cutie de viteze.
Gradul de reducere este selectat în așa fel încât la modul nominal capetele palelor să fie zburate de un flux de aer subsonic.
Orez. 12 Caracteristicile de putere ale motorului M-14P al aeronavelor Yak-52 și Yak-55
Orez. 13 Vedere aproximativă a curbei modificărilor puterii disponibile în funcție de viteza de zbor
Orez. 14 Caracteristici de altitudine ale motorului M-14P în modurile 1 - decolare, 2 - nominal 1, 3 - nominal 2, 4 - croazieră 1; 5 - croazieră 2
Dependența puterii efective disponibile de viteza de zbor pentru aeronavele Yak-52 și Yak-55 este prezentată în Fig. 9.
Graficul Fig. 10 se numește caracteristica de putere a centralei electrice.
Când V=0, Np=0; la viteza de zbor V=300 km/h, Np= =275 CP. (pentru aeronava Yak-52) si V=320 km/h, Np=275 l. Cu. (pentru aeronava Yak-55), unde Np- puterea necesară.
Pe măsură ce altitudinea crește, puterea efectivă scade din cauza scăderii densității aerului. Caracteristica schimbării sale pentru aeronavele Yak-52 și Yak-55 în funcție de altitudinea de zbor H este prezentată în Fig. unsprezece.
Orez. 15 Caracteristici de altitudine ale motorului M-14P în modurile 1 - decolare, 2 - nominal 1, 3 - nominal 2, 4 - croazieră 1; 5 - croazieră 2
Pe măsură ce altitudinea crește, puterea efectivă scade din cauza scăderii densității aerului. Caracteristica schimbării sale pentru aeronavele Yak-52 și Yak-55 în funcție de altitudinea de zbor H este prezentată în Fig. unsprezece.
Șuruburi cu pas variabil
Pentru a elimina dezavantajele elicelor cu pas fix și cu pas fix, se folosește o elice cu pas variabil (VPS). Fondatorul teoriei VISH este Vetchinkin.CERINȚE PENTRU VIS:
VIS trebuie să stabilească cele mai favorabile unghiuri de atac ale palelor în toate modurile de zbor;Eliminați puterea nominală a motorului pe întreaga gamă de funcționare de viteze și altitudini;
Menține eficiența maximă pe cea mai largă gamă de viteze posibilă.
Paletele elicei fie sunt controlate de un mecanism special, fie sunt setate în poziția dorită sub influența forțelor care acționează asupra elicei. În primul caz, acestea sunt elice hidraulice și electrice, în al doilea - aerodinamice.
Surub hidraulic - o elice în care o modificare a unghiului palelor este produsă de presiunea uleiului furnizată mecanismului situat în butucul elicei.
Surub electric - o elice in care unghiul palelor este modificat de un motor electric conectat la pale printr-o transmisie mecanica.
Elice aeromecanice - o elice in care unghiul palelor se schimba automat - prin forte aerodinamice si centrifuge.
VIS hidraulice sunt cele mai utilizate. Un dispozitiv automat în elice cu pas variabil este conceput pentru a menține constantă viteza specificată a elicei (motor) prin schimbarea sincronă a unghiului palelor la schimbarea modului de zbor (viteză, altitudine) și se numește controler de viteză constantă (RPG). .
Orez. 16 Funcționarea elicei cu pas variabil V530TA-D35 la diferite viteze de zbor
RPO, împreună cu mecanismul de rotație a palelor, modifică pasul elicei (unghiul palelor) în așa fel încât rotațiile stabilite de pilot cu ajutorul manetei de comandă VIS să rămână neschimbate (setate) atunci când se schimbă modul de zbor.
Trebuie amintit că turația va fi menținută atâta timp cât puterea efectivă pe arborele motorului N e este mai mare decât puterea necesară pentru rotirea elicei când palele sunt setate la cel mai mic unghi de pas (pas mic).
În fig. Figura 16 prezintă o diagramă a funcționării VIS.
La schimbarea vitezei de zbor de la decolare la maxim în zbor orizontal, unghiul de instalare al palelor crește de la valoarea sa minimă min pana la maxim Max (pas mare). Datorită acestui lucru, unghiurile de atac ale lamei se schimbă puțin și rămân aproape de cele mai favorabile.
Funcționarea VIS în timpul decolării se caracterizează prin faptul că în timpul decolării este utilizată toată puterea motorului - se dezvoltă cea mai mare forță. Acest lucru este posibil cu condiția ca motorul să dezvolte viteza maximă, iar fiecare parte a palei elicei să dezvolte cea mai mare forță, având cea mai mică rezistență la rotație.
Pentru a face acest lucru, este necesar ca fiecare element al paletei elicei să funcționeze la unghiuri de atac apropiate de critic, dar fără a bloca fluxul de aer. În fig. 16, și este clar că unghiul de atac al lamei înainte de decolare (V=0) datorită fluxului de aer cu o viteză V diferă ușor de unghiul lamei prin cantitatea f min. Unghiul de atac al lamei corespunde forței maxime de ridicare.
În acest caz, rezistența la rotație atinge o valoare la care se compară puterea cheltuită pentru rotirea elicei și puterea efectivă a motorului, iar viteza va rămâne neschimbată. Odată cu creșterea vitezei, unghiul de atac al palelor elicei scade (Fig. 16, b). Rezistența la rotație scade și elicea devine mai ușoară. Turația motorului ar trebui să crească, dar RPO-ul le menține constant prin schimbarea unghiului de atac al lamelor. Pe măsură ce viteza de zbor crește, lamele se rotesc la un unghi mai mare mier .
Când zbori mai departe viteza maxima VIS ar trebui, de asemenea, să ofere impuls maxim. La zborul cu viteza maxima, unghiul de inclinare al paletelor este valoare limită p max (Fig. 16, c). În consecință, când se schimbă viteza de zbor, unghiul de atac al palei se schimbă când viteza de zbor crește, elicea devine mai grea când viteza de zbor scade, elicea devine mai ușoară; . RPO mută automat palele elicei la unghiurile adecvate.
Pe măsură ce altitudinea de zbor crește, puterea motorului scade și RPO reduce unghiul palelor pentru a facilita funcționarea motorului și invers. În consecință, RPO menține turația motorului constantă cu modificările altitudinii de zbor.
În timpul apropierii de aterizare, elicea este setată la un pas mic, care corespunde vitezei de decolare. Acest lucru permite pilotului, atunci când efectuează diverse manevre pe traiectoria de planare de aterizare, să obțină puterea motorului la decolare în timp ce crește viteza la maxim.
După cum arată statisticile, în medie doar 20% din „Anteevs” au fost efectuate transport de marfa(sarcină medie de călătorie - 22,5 tone). Avioanele rămase au fost inactiv sau au fost folosite pentru zboruri de antrenament. Aeronava lider nu a zburat nici măcar 5.000 de ore. Astfel, potențialul semnificativ al flotei An-22 nu a fost pe deplin utilizat.
În 1969-70 Biroul de Proiectare Antonov, împreună cu TsAGI, Institutul de Cercetare al AS și alte institute, au efectuat cercetări privind crearea complexului intercontinental aeronave-rachete An-22R bazat pe An-22. Aeronava era o rampă de lansare zburătoare și era echipată cu trei containere cu rachete instalate vertical în fuzelaj.
Conform deciziei Comisiei Prezidiului Consiliului de Miniștri al URSS pe probleme militar-industriale din 15 martie 1967, a fost dezvoltat complexul de căutare și salvare aer-mare An-22PS. „Antey” a fost echipat cu echipamente pentru căutarea în apele Oceanului Mondial pentru echipajele navelor și aeronavelor aflate în primejdie, una sau două bărci de salvare cu echipaj și mijloace pentru aterizarea lor cu parașuta.
În 1966, sub denumirea An-22A, a fost dezvoltată o variantă a aeronavei cu o greutate la decolare de până la 250 de tone și o sarcină utilă de 80 de tone. S-a planificat consolidarea designului și creșterea motoarelor la 18.000 CP . La cererea militarilor, vehiculul a fost echipat cu un cockpit blindat și armament de tun în fuzelajul din spate. Dezvoltare în continuare„Anthea” a primit denumirea An-122. Acest vehicul a fost destinat să transporte mărfuri cu o greutate de până la 120 de tone pe o gamă de 2500 km.
Conform Rezoluției Comitetului Central al PCUS și a Consiliului de Miniștri al URSS din 26 octombrie 1965, Biroul de Proiectare Antonov, bazat pe An-22, dezvolta un proiect pentru o rază joasă de rază ultra-lungă. Avion de apărare antisubmarin de altitudine cu o centrală nucleară - An-22PLO. Sistemul său de control a inclus un reactor de dimensiuni mici cu bioprotecție, dezvoltat sub conducerea lui A.P. Aleksandrov, o unitate de distribuție, un sistem de conducte și motoare speciale de teatru proiectate de N.D. Kuznetsov. La decolare și aterizare s-a folosit combustibil convențional, iar în timpul zborului funcționarea sistemului de control a fost asigurată de reactor. Motorul trebuia să dezvolte o putere maximă de 13.000 și 8.900 CP. respectiv. Durata estimată a călătoriei a fost stabilită a fi de 50 de ore, iar intervalul de zbor a fost de 27.500 km. În cadrul acestei lucrări, s-au efectuat cercetări asupra modalităților de a proteja echipajul de expunerea la radiații din reactorul instalat la bord. În 1970, An-22 No. 01-06 a fost echipat cu o sursă punctiformă de radiații neutronice de 3 kW și o partiție de protecție multistrat. Pe această mașină, Kurlin a efectuat 10 zboruri cu o sursă de lucru. Mai târziu, în august 1972, pe avionul nr. 01-07 a fost instalat un mic reactor nuclear într-o carcasă de plumb de protecție. Echipajul lui Samovarov și Gorbik a efectuat 23 de zboruri la Semipalatinsk, în timpul cărora au fost obținute datele necesare privind eficacitatea bioprotecției.
În timpul dezvoltării lui Antey, a fost luată în considerare și o versiune pentru pasageri a aeronavei. A fost planificat să se prelungească fuzelajul cu 15 m și să se creeze o cabină cu două etaje pentru 724 de pasageri, cu o sală de cinema, un bar, o cameră pentru mamă și copil și compartimente de dormit. Deși această opțiune a rămas pe hârtie, unul dintre „Anteev-urile” celui de-al 81-lea VTAP a efectuat un zbor „pasager” în toamna lui 1972: evacuarea personalului sovietic din Egipt, a fost nevoie de 700 de persoane la bord (exact câte a promis Antonov pe Salonul Paris 1965).
Aceasta este o unitate independentă separată, sau mai degrabă o unitate întreagă de lamă. Este dispozitivul de propulsie pentru dispozitivul pe care este instalat, adică transformă puterea motorului în tracțiune și, în cele din urmă, în mișcare.
Bărbatul era atent la șurub de multă vreme. Prima dovadă teoretică în acest sens se găsește în manuscrisele și desenele lui Leonardo da Vinci. Și practic a fost folosit pentru prima dată (pentru instrumente meteorologice) de M.V. La început a fost instalat pe dirijabile, mai târziu și până în prezent pe avioane și când se foloseau motoare. Este folosit și pe vehiculele terestre. Acestea sunt așa-numitele hovercraft, precum și snowmobilele și planoarele. Adică istoria sa (ca și istoria întregii aviații :-)) este lungă și fascinantă și, se pare, este departe de a se termina.
Cât despre teoria și principiul de funcționare... am vrut să încep să desenez diagrame vectoriale, dar apoi m-am răzgândit :-). În primul rând, nu este același site și, în al doilea rând, am descris deja toate acestea și chiar :-). Voi spune doar că palele elicei au un profil aerodinamic, iar când se rotește în aer apare aceeași imagine ca atunci când aripa se mișcă.
Forța aerodinamică (poza din articolul precedent :-))
Totuși, aceeași teșire a curgerii, doar că acum liftul devine împingerea elicei, forțând avionul să avanseze.
Există, desigur, câteva particularități. La urma urmei (mai precis, lamele sale) efectuează o mișcare mai complexă în comparație cu: mișcarea de rotație plus translație înainte. Și, de fapt, teoria elicei este destul de complexă. Cu toate acestea, pentru o înțelegere fundamentală a problemei, tot ceea ce s-a spus este destul de suficient. Mă voi opri doar asupra unor trăsături, remarc, apropo, că elicele nu numai că trag, ci și împing (cum ar fi, de altfel, în avionul fraților Wright).
Elica aeronavei germane SL1 (1911) cu diametrul de 4,4 m.
Elice pentru aeronava de transport A400M.
Avion de transport A400M.
Când elicea se rotește și se mișcă simultan înainte, fiecare punct pare să se miște în spirală, iar elicea însăși pare să fie „înșurubată în aer”, aproape ca un șurub într-o piuliță sau un șurub în lemn. Analogia este foarte semnificativa :-). Arată ca firul unei perechi șurub-piuliță. Fiecare fir are un parametru numit pas. Cu cât pasul este mai mare, cu atât filetul este întins mai mult, iar șurubul este înșurubat mai repede în piuliță. Conceptul de pas există și pentru o elice. De fapt, aceasta este distanța imaginară pe care o va deplasa o elice care se rotește în aer atunci când este rotită cu o rotație. Pentru ca acesta să se „înșuruba” mai repede, forța de tragere (împingerea șurubului, același analog al forței de ridicare) trebuie să fie mai mare. Sau, în consecință, totul este invers. Și acest lucru se poate realiza prin modificarea valorii analogului unghiului de atac, care se numește unghiul de instalare al paletei elicei sau pur și simplu pasul elicei. Conceptul de pas al elicei există pentru toate tipurile de elice, pentru avioane și elicoptere, iar principiul funcționării acestora este în general același.
Transportorul Hercules C-4 al Forțelor Aeriene Krolev a parcat cu elice în modul giroută.
Primele elice din avioane aveau pas fix. Dar adevărul este că orice șurub are un astfel de parametru ca eficiența, care evaluează eficiența funcționării sale. Și se poate schimba în funcție de modificările vitezei de zbor, ale puterii motorului, iar rezistența elicei afectează, de asemenea, acest lucru. Pentru a menține eficiența la o altitudine suficientă, a fost inventat un sistem de schimbare a pasului (în anii 30 ai secolului XX) și au apărut elicele cu pas variabil în zbor (VIP). Acum, în funcție de modul de zbor setat de pilot, pasul elicei se poate schimba. În plus, de obicei mai sunt două regim special. Reversibil - pentru crearea la frânarea unei aeronave la sol și a girouiței, care este utilizată la oprirea (de obicei, un motor de urgență) în zbor. Apoi lamele sunt aliniate „de-a lungul fluxului” pentru a nu crea rezistență inutilă la zbor.
Diametrul elicei și pasul acesteia sunt principalii parametri tehnici ai elicei. Există, de asemenea, un asemenea lucru ca răsucire. Adică, fiecare lamă este ușor răsucită pe toată lungimea sa. Acest lucru se face din nou, astfel încât la aceeași putere lama să creeze cea mai mare forță.
Aeronavă experimentală americană Bell X-22 cu rotoare 1966
Avioane experimentale franceze cu rotoare NORD 500 CADET. 1967
1932 Italia. Aeronavă experimentală cu rotor „Flying Barrel”.
Șuruburile moderne sunt în general destul de variate în designul lor. Numărul de lame poate varia (în medie de la 2 la 8). poate fi trage sau împingere. O elice se mai numește și elice. Acesta este un nume învechit și provine din latinescul prōpelre, care înseamnă a conduce, a împinge înainte. Cu toate acestea, acum un alt cuvânt a intrat în uz. Acest cuvânt este rotor. Înseamnă „rotor” și este numele dat unui anumit tip de elice închisă într-o carcasă inelară. Acest lucru vă permite să creșteți eficiența funcționării sale, să reduceți pierderile și să creșteți siguranța. Cu toate acestea, astfel de aeronave sunt doar în stadiul de dezvoltare experimentală.
Gama principală de viteză a elicelor este limitată la viteze de 700-750 km/h. Dar chiar și această viteză este suficient de mare pentru a asigura stabil și munca eficienta Pe toată gama sunt folosite diverse trucuri tehnice. În special, se dezvoltă elice cu palete multiple cu pale în formă de sabie, se lucrează la elice supersonice și se folosesc rotoarele menționate mai sus. În plus, așa-numitele elice coaxiale au fost folosite destul de mult timp, când două elice se rotesc pe aceeași axă în direcții diferite. Un exemplu de aeronavă cu astfel de elice ar fi cea mai rapidă aeronavă cu motoare turbopropulsoare, bombardierul strategic rusesc TU-95. Viteza sa (max.) este de 920 km/h.
bombardier strategic TU-95.
Din păcate, mai ales în combinație cu, are încă un domeniu de aplicare limitat. Desigur, acolo unde aeronavele pe distanțe scurte sunt atât de necesare și așa-numitele aeronave își vor arăta în continuare valoarea. Dar, cu toate acestea, el și motorul său cu piston însoțitor au pierdut deja competiția de înălțime-viteză. Dar mai multe despre asta într-un alt articol...
Pozele se pot face clic.
Elicea este cea mai importantă parte integrantă centrală electrică, iar performanța de zbor a acesteia din urmă depinde de cât de bine se potrivește motorul și aeronava.
Pe lângă alegerea parametrilor geometrici ai elicei, problema coordonării vitezei elicei și a motorului, adică alegerea unei cutii de viteze, merită atenție.
Principiul de funcționare al unei elice
Lama elicei face o mișcare complexă - de translație și rotație. Viteza de mișcare a elementului de lamă va fi suma vitezei periferice și a vitezei de translație (viteza de zbor) - V
În orice secțiune a lamei, componenta vitezei V va rămâne neschimbată, iar viteza periferică va depinde de mărimea razei la care se află secțiunea în cauză.
În consecință, pe măsură ce raza scade, unghiul de apropiere al jetului de secțiune crește, iar unghiul de atac al secțiunii scade și poate deveni zero sau negativ. Între timp, se știe că aripa „funcționează” cel mai eficient la unghiuri de atac apropiate de unghiurile cu raportul maxim de ridicare la tragere. Prin urmare, pentru a forța lama să creeze cea mai mare forță cu cea mai mică cantitate de energie, unghiul trebuie să fie variabil de-a lungul razei: mai mic la capătul lamei și mai mare lângă axa de rotație - lama trebuie răsucită.
Legea de distribuție a grosimilor profilului și răsucirea de-a lungul razei elicei, precum și forma profilului elicoidal, sunt determinate în timpul procesului de proiectare a elicei și ulterior rafinate pe baza purjării în tunelurile de vânt. Studii similare De regulă, acestea se desfășoară în birouri sau institute specializate de proiectare dotate cu echipamente moderne și facilități informatice. Birourile de proiectare experimentală, precum și designerii amatori, folosesc de obicei familii deja dezvoltate de elice, ale căror caracteristici geometrice și aerodinamice sunt prezentate sub formă de coeficienți adimensionali.
Principalele caracteristici
Diametrul șurubului - D este diametrul cercului pe care îl descriu capetele lamei sale în timpul rotației.
Latimea lamei este coarda secțiunii la o rază dată. În calcule se folosesc de obicei lățimea relativă lame
Grosimea lamei la orice rază se numește grosimea cea mai mare a secțiunii la acea rază. Grosimea variază de-a lungul razei palei, scăzând de la centrul elicei până la vârful acesteia. Grosimea relativă se înțelege ca raportul dintre grosimea absolută și lățimea lamei la aceeași rază: .
Unghiul de instalare al secțiunii palelor este unghiul format de coarda unei secțiuni date cu planul de rotație al elicei.
Pasul secțiunii lamei H este distanța pe care această secțiune o va parcurge în direcția axială atunci când șurubul este rotit cu o rotație în jurul axei sale, înșurubând în aer ca și cum ar fi solid.
Pasul și unghiul de instalare al secțiunii sunt legate de relația evidentă:
Elicele reale au un pas care variază de-a lungul razei conform unei anumite legi. De regulă, unghiul caracteristic de instalare al palei este considerat unghiul de instalare al secțiunii situat la 0,75R de axa de rotație a elicei, notat cu .
Lamă răsucită se numește modificarea razei unghiurilor dintre coarda secțiunii la o rază dată și coarda la o rază de 0,75R, adică
Pentru ușurință în utilizare, toate caracteristicile geometrice enumerate sunt de obicei reprezentate grafic ca o funcție în raport cu raza curentă a șurubului 
Ca exemplu, următoarea figură prezintă date care descriu geometria unei elice cu două pale cu pas fix:
Dacă șurubul, care se rotește cu numărul de rotații, se deplasează înainte cu viteza V apoi într-o singură revoluție va merge pe drum. Această valoare se numește avansul elicei, iar raportul său față de diametru se numește avansul relativ al elicei:
Proprietățile aerodinamice ale elicelor sunt de obicei caracterizate de coeficientul de tracțiune adimensional:
Factor de putere
Și eficiență
Unde R- densitatea aerului, în calcule se poate lua egală cu 0,125 kgf s 2 /m 4
Viteză unghiulară rotația șurubului r/s
D- diametrul șurubului, m
PȘi N- respectiv tractiune si putere pe arborele elicei, kgf, l. Cu.
Limita teoretică de tracțiune a elicei
De interes pentru proiectantul UAV-ului este capacitatea de a face estimări aproximative ale forței generate de centrala electrică fără calcule. Această problemă este destul de simplu rezolvată folosind teoria unei elice ideale, conform căreia tracțiunea elicei este reprezentată în funcție de trei parametri: puterea motorului, diametrul elicei și viteza de zbor. Practica a arătat că forța elicelor reale proiectate rațional este cu doar 15 - 25% mai mică decât valorile maxime teoretice.
Rezultatele calculelor bazate pe teoria unei elice ideale sunt prezentate în graficul următor, care vă permite să împărțiți raportul dintre forță și putere în funcție de viteza de zbor și parametru. N/D 2. Se poate observa că la viteze aproape de zero tracțiunea depinde puternic de diametrul elicei, dar deja la viteze de aproximativ 100 km/h această dependență este mai puțin semnificativă. În plus, graficul oferă o idee clară a inevitabilității unei scăderi a tracțiunii elicei pe baza vitezei de zbor, care trebuie luată în considerare atunci când se evaluează datele de zbor ale unui UAV.
pe baza materialelor:
„Ghid pentru designeri aeronave constructii amatori”, Volumul 1, SibNIIA
Înainte ca motoarele cu reacție să fie dezvoltate, toate avioanele aveau elice, adică elice conduse de motoare cu ardere internă, cum ar fi automobilele.
Toate palele elicei au o formă în secțiune transversală asemănătoare cu cea a aripii unui avion. Pe măsură ce elicea se rotește, aerul curge în jurul suprafeței frontale a fiecărei pale mai repede decât cea din spate. Și se dovedește că în fața elicei este mai puțină presiune decât în spatele ei. Acest lucru creează o forță de tracțiune îndreptată înainte. Și mărimea acestei forțe este mai mare, cu atât viteza de rotație a elicei este mai mare.
(Imaginea de mai sus) Fluxul de aer se mișcă mai repede de-a lungul suprafeței de conducere a unei pale de elice rotative. Acest lucru reduce presiunea aerului din față și face ca avionul să se deplaseze înainte.
O aeronavă cu elice decolează în aer datorită forței generate de rotația palelor elicei.
Capetele palelor rotative ale elicei descriu o spirală în aer. Cantitatea de aer pe care o împinge o elice prin sine depinde de dimensiunea palelor și de viteza de rotație. Lamele suplimentare și motoarele mai puternice pot crește performanța utilă a unei elice.
De ce palele elicei au o formă răsucită?
Dacă aceste pale ar fi plate, aerul ar fi distribuit uniform pe suprafața lor, provocând doar rezistență la rotația elicei. Dar atunci când lamele sunt curbate, fluxul de aer în contact cu suprafața lor capătă propria direcție în fiecare punct de pe suprafața lamei. Această formă a lamei îi permite să taie aerul mai eficient și să mențină cel mai favorabil raport între forța de tracțiune și rezistența aerului.
Elice cu unghi variabil. Unghiul la care lama este instalată în butucul rotorului se numește unghi inițial al conului. La unele aeronave acest unghi poate fi schimbat și astfel se poate obține maximul muncă utilă elice în diferite condiții de zbor, adică în timpul decolării, urcării sau zborului de croazieră.
