повітряний гвинт

повітряний гвинт

Гвинти АВ-60К літака Ту-142

Повітряний гвинт. пропелер - лопаткова машина (лопатевої агрегат), що приводиться в обертання двигуном і призначена для перетворення потужності (крутного моменту) двигуна в тягу.

Повітряний гвинт застосовується в якості рушія для літаків. автожирів. цікложіров (циклокоптер) і вертольотів з поршневими і турбогвинтовими двигунами, а також в тій же якості - для екранопланів. аеросаней. аероглісерів і судів на повітряній подушці. У автожирів і вертольотів повітряний гвинт застосовується також в якості несучого гвинта. а у вертольотів ще й в якості рульового гвинта. Залежно від наявності можливості зміни кроку лопатей повітряний гвинт підрозділяються на гвинти фіксованого і змінного кроку. Залежно від способу використання повітряні гвинти діляться на тягнуть і штовхають.

Лопаті гвинта, обертаючись, захоплюють повітря і відкидають його в напрямку, протилежному руху. Перед гвинтом створюється зона зниженого тиску, за гвинтом - підвищеного. Обертання лопатей повітряного гвинта призводить до того, що відкидаються їм маси повітря набувають окружні і радіальні напрямки і на це витрачається частина енергії, що підводиться до гвинта. Також ця закрутка потоку погіршує обтікання крила літака, а при використанні літака або вертольота на авіахімробіт - погіршує рівномірність обробки поля. Цього недоліку позбавлені співвісні гвинти, де закрутка потоку від переднього гвинта компенсується заднім гвинтом, що обертається в протилежну сторону. Співвісні гвинти встановлені на літаках Ту-95. Ту-142. Ан-22. багатьох вертольотах КБ Камова.

Технічні параметри [ред]

Визначальними є діаметр і крок гвинта. Крок гвинта відповідає уявному відстані, на яке пересунеться гвинт, вгвинчуючись в нестисливої ​​середу за один оборот. Існують гвинти з можливістю зміни кроку як на землі, так і в польоті. Останні набули поширення в кінці 1930-х років і застосовуються практично на всіх літаках, крім деяких надлегких, і вертольотах. У першому випадку зміна кроку потрібно через необхідність отримання великої тяги в широкому діапазоні швидкостей при мало змінюються (або незмінних) оборотах двигуна, відповідних максимальної потужності, у другому - через неможливість швидкої зміни обертів несучого гвинта.

Позитивні і негативні сторони повітряного гвинта [ред]

ККД сучасних повітряних гвинтів досягає 82-86%, що робить їх дуже привабливими для авіаконструкторів. Літаки з турбогвинтовими силовими установками значно економічніше. ніж літаки з реактивними двигунами. Однак повітряний гвинт має і деякі обмеження, як конструктивного, так і експлуатаційного характеру. Частина цих обмежень описана нижче.

  • «Ефект замикання». Цей ефект виникає або при збільшенні діаметру повітряного гвинта, або при збільшенні швидкості обертання, і виражається у відсутності зростання тяги зі збільшенням потужності, що передається на гвинт. Ефект пов'язаний з появою на лопатях гвинта ділянок з мало не звуковою і надзвуковим плином повітря (т. Н. Хвильової криза).
    Це явище накладає суттєві обмеження на технічні характеристики літаків з гвинтокорилої силовою установкою. Зокрема, сучасні літаки з повітряними гвинтами, як правило, не можуть розвинути швидкість понад 650-700 км / ч. Найшвидший гвинтовий літак - бомбардувальник Ту-95 - має максимальну швидкість 920 км / ч.
  • Підвищена гучність. Гучність сучасних літаків в даний час регламентується нормами ICAO. Повітряний гвинт в ці норми не вписується.

Майбутнє повітряного гвинта і сучасні розробки [ред]

Авіаконструктори йдуть на певні технічні хитрощі, щоб такий ефективний рушій, як повітряний гвинт, знайшов місце на літаках майбутнього.

  • Подолання ефекту замикання. На найпотужнішому в світі турбогвинтовому двигуні НК-12 крутний момент силової установки ділиться між двома співвісними повітряними гвинтами, що обертаються в різні боки.
  • Застосування шаблеподібних лопатей. Багатолопатеву повітряний гвинт з тонкими шаблевидними лопатями дозволяє затягнути хвильової криза, і тим самим збільшити максимальну швидкість польоту. Таке технічне рішення реалізовано на літаку АН-70.
  • Розробка надзвукових повітряних гвинтів. Ці розробки ведуться вже багато років, але ніяк не приведуть до реальних технічних втіленням. Лопать надзвукового повітряного гвинта має вкрай складну форму, що ускладнює її прочностной розрахунок. Крім того, експериментальні надзвукові гвинти виявилися дуже шумні.
  • Імпеллер. Висновок повітряного гвинта в аеродинамічний кільце. Вельми перспективний напрямок, оскільки дозволяє знизити кінцеве обтікання лопатей, знизити рівень шуму, і підвищити безпеку (захищаючи людей від каліцтв). Однак вага самого кільця служить обмежуючим фактором для широкого поширення такого конструкторського рішення в авіації. Зате на аеросанях, Аероглісер, судах на повітряній подушці і дирижаблях импеллер можна побачити досить часто.
  • Вентилятор. Так само, як импеллер, укладений в кільце, але крім того, має вхідний і іноді вихідний направляючий апарат. Направляючий апарат являє собою систему нерухомих лопатей (статор), що дозволяють регулювати потік повітря, що потрапляє на ротор вентилятора, і тим самим підняти його ефективність. Дуже широко застосовується в сучасних авіаційних двигунах.

Див. Також [ред]

Література [ред]

Примітки [ред]

Компоненти літального апарату