допустим, мне нужно 1000 Н тяги для данного самолета и скорости полета. У меня есть винт фиксированного шага с заданной формой и, таким образом, заданными кривыми производительности для опережения. Допустим, диаметр пропеллера равен 2 м.
Теперь, что будет определять, является ли это лучшим диаметром для приложения под рукой? Что, если форму лезвия увеличить до 4 м? Не будет ли это в целом лучше для эффективности, поскольку число оборотов в минуту уменьшится, а требуемое воздушное ускорение будет ниже? Помимо практических факторов, таких как зазоры, устойчивость и т. д., по каким аэродинамическим причинам следует прекратить увеличение диаметра при определенном значении?
Давайте начнем с основ.
В любом случае концы винта должны поддерживаться на дозвуковом уровне, иначе пострадает эффективность движения и уровень шума станет экстремальным. Следовательно, для любого заданного диаметра винта существует непревышаемое значение оборотов, связанное с пределом звука: большие винты должны вращаться медленнее, меньшие могут вращаться быстрее.
(Диаметры винтов также ограничены соображениями дорожного просвета, но для небольших самолетов, таких как Cessna 172 или Cherokee 160, необходимость держать концы винтов вне травы может быть легко решена.)
Затем вы должны подобрать опору с наилучшей рабочей точкой мощности двигателя, вращающего ее. Для 4-тактных бензиновых двигателей типичной конструкции это будет около 2500 об/мин, при которых двигатель производит примерно половину лошадиной силы на кубический дюйм рабочего объема. Затем вы выбираете максимально допустимый диаметр винта, чтобы наконечники оставались дозвуковыми при 2500 об / мин.
Затем вы принимаете минимальное количество лопастей для запуска (2) и выбираете угол наклона при таком диаметре, который будет поглощать полную мощность двигателя, работающего на 2500 об/мин. Если две лопасти не нагрузят двигатель настолько, чтобы удерживать его при 2500 об/мин на полном газу, тогда вы добавляете еще одну лопасть и повторяете процесс.
Для двигателей мощностью менее 180 л.с. правильным ответом будет двухлопастной винт фиксированного шага. Для двигателей большего размера правильным ответом обычно является двух- или трехлопастной винт с изменяемым шагом.
Один из способов преодолеть звуковой предел, получая при этом больше мощности от двигателя, - это понизить передачу двигателя, чтобы он вращался быстрее и, таким образом, вырабатывал больше мощности, сохраняя при этом дозвуковые наконечники винта. Это также позволяет вам еще больше снизить скорость кончика винта и выбрать винт большего диаметра, если у вас есть доступный дорожный просвет, который, как правило, будет более аэродинамически эффективным, чем меньший, но более быстрая работа двигателя сокращает срок его службы и затраты на ремонт. ремонт двигателя с редуктором должен включать стоимость ремонта самой коробки передач.
Для легких самолетов самодельного класса или сверхлегких самолетов менее дорогой альтернативой редукторному двигателю является редуктор с резиновым ремнем. Это позволяет вам использовать более легкие и простые двухтактные двигатели, которые имеют максимальную мощность около 4500 об / мин и при этом поддерживают дозвуковые наконечники винтов.
Для двигателей мощностью менее 180 л.с. правильным ответом будет двухлопастной винт фиксированного шага.
Есть много самолетов со 180-сильными двигателями (например, Lycoming O-360) с винтом постоянной скорости. Скорость винта Redline, кажется, настроена так, чтобы наконечники не становились дозвуковыми, поэтому длина винта также будет фактором. Я не знаю математики, но общая площадь винта должна быть рассчитана на поглощение мощности двигателя, так что на меньшей длине, чтобы не касаться травы, потребуется более широкое лезвие.
Я предполагаю, что «правильный ответ» также был основан на цене, которую пытался уложиться производитель самолета. Стоимость фиксированного шага намного меньше, чем комбинация лопастей с постоянной скоростью, втулки, вращателя разного размера, регулятора, троса управления, манометра коллектора и, конечно же, двигателя, который может обеспечивать давление масла для винтов, управляемых давлением масла.
тупица
Нильс Нильсен