Почему на лопастях винта нет законцовок?

На первый взгляд этот вопрос может показаться смешным, и, возможно, так оно и есть. Но поскольку лопасти винта действуют по тем же физическим законам, что и крылья, а законцовки совсем немного уменьшают индуктивное сопротивление, то почему их не ставят на лопасти винта?

Я мог предположить, что это может быть материальная проблема. Но есть ли еще причины? И почему именно это может быть материальной проблемой?

Я не знаю, но есть пара моментов, в которых винт отличается от крыльев: 1. значительное продольное натяжение. 2. движение в следе от предыдущей лопасти, а не в чистом воздухе.
Я бы сказал, связанный, поскольку я говорю не о кольце, а о настоящих винглетах;)
Пропеллеры часто имеют очень высокое удлинение.
В интернете есть несколько фотографий . Как правило, владельцы недовольны своими машинами.
@SimonRichter, собственно, поэтому я и подумал об этом xD
Я летал на Piper Navajo PA-31-350 с винтами Q-Tip. Это помогло уменьшить шум от опоры.
Стоит отметить, что гребные винты с законцовками крыла для морского использования существуют. ing.dk/artikel/…

Ответы (6)

Винглеты на крыльях помогают, потому что они увеличивают объем воздуха, на который может воздействовать крыло. Увеличение размаха крыла было бы намного более эффективным , но когда размах ограничен или максимальный изгибающий момент крыла ограничен, законцовки обеспечивают небольшое улучшение эффективности при высоких коэффициентах подъемной силы.

Однако на гребных винтах крылышки будут проходить через воздух, на который уже воздействуют кончики гребного винта. Никакой дополнительный воздух не будет задействован, поэтому повышение эффективности будет невозможно. Обратите внимание, что эффективность тяги увеличивается за счет ускорения большего количества воздуха на меньшую величину. Формула тягового КПД η п воздушно-реактивного двигателя является

η п знак равно в ∞ в ∞ + Δ в 2
куда в ∞ скорость втекающего воздуха и Δ в увеличение скорости воздуха, воздействующего на гребной диск. Меньший Δ в воздействие на более высокий массовый расход делает двигатель более эффективным. Этот эффект наиболее выражен при в ∞ низкий.

Крылышки законцовки винта будут работать в области высокого динамического давления и создавать большее сопротивление трения, не повышая эффективности винта.

Все становится иначе, когда лопасти гребного винта имеют очень низкое удлинение и существует жесткое ограничение на диаметр гребного винта: это верно для кораблей, где осадка накладывает жесткие ограничения на размер гребного винта. Здесь действительно помогает своего рода законцовка: пропеллер Каппеля имеет загнутую вперед вершину и повышает эффективность на 3-6 процентов. Учитывая, что морские гребные винты даже для больших кораблей имеют КПД от 50% до 60%, это значительное увеличение эффективности.

Между прочим: кто бы ни сказал вам, что винглеты немного уменьшают индуктивное сопротивление , у него есть что вам продать, но я отвлекся.

Почти все, что приходит в голову, когда я гуглю «крылышки», говорит, что они нужны для уменьшения потерь энергии от вихрей на законцовках крыльев. Есть ли у вас какие-либо ссылки, которые анализируют их с точки зрения, которую вы излагаете, и которые были написаны не вами?
@user2357112: Спросите себя: может ли вихрь, образующийся за крылом, по-прежнему вызывать сопротивление? Есть ли какой-то механизм, который позволяет ему удерживать самолет? Далее: Не читайте Википедию, собрание политкорректных мнений в Сети. Не читайте блоги и бегите от коротких новостных статей: их авторы понятия не имеют, о чем пишут. Вместо этого посмотрите на научные исследования. PDF-файлы на 30 или 50 страниц. Легкое чтение: статья Момера .
Можно ссылку на такие исследования?
Предоставленная вами ссылка, похоже, не подтверждает ваше утверждение: «По сути, улучшение характеристик самолета за счет винглетов является результатом их способности уменьшать индуктивное сопротивление в обмен на их дополнительную смачиваемую площадь, увеличивающую сопротивление профиля».
@ user2357112: Не торопитесь, прочитайте всю статью. Кстати, почему это не поддерживает мое утверждение? Что вы на самом деле понимаете под моим утверждением?
Последнее предложение вашего ответа явно подразумевает, что цель винглетов не в том, чтобы уменьшить индуктивное сопротивление. Статья как бы противоречит этому. Ваша претензия имеет другие аспекты, которые могут противоречить или не противоречить статье; Я все еще читаю.
@ user2357112: Я возражаю против части «совсем немного». Читайте также первый абзац, а не только последнее предложение. Винглеты помогают при высоких коэффициентах подъемной силы и улучшают L/D на однозначные проценты. Прочтите Момера: на высокой скорости они увеличивают сопротивление, на низкой — помогают. Немного, не "совсем" немного.
Все еще читаю. Теперь в статье говорится о том, как крылышки уменьшают потери энергии при создании поперечного потока, который в конечном итоге превращается в вихри на законцовках крыла, и как можно рассчитать индуктивное сопротивление, определив энергию, содержащуюся в системе тянущихся вихрей. «Чтобы свести к минимуму это сопротивление, необходимо свести к минимуму количество энергии, используемой для создания требуемой струи вниз, то есть необходимо минимизировать энергию, которая «тратится впустую» на создание ненужного поперечного потока и на свертывание концевых вихрей». В грубом приближении это не значит, что вихри на законцовках крыла вызывают индуктивное сопротивление...
... дело в том, что механизм индуктивного сопротивления сбрасывает потраченную впустую энергию в вихри на законцовках крыла.
Хотя улучшение общего соотношения L/D составляет всего несколько процентных пунктов и не на всех скоростях, снижение индуктивного сопротивления , в частности , представляется весьма существенным. Разница, по-видимому, связана с комбинацией увеличения сопротивления профиля и закона Амдала - существенное уменьшение части сопротивления может уменьшить общее сопротивление только на величину этой части.
@user2357112: user2357112: При оптимальном L/D индуктивное сопротивление составляет половину общего сопротивления. И еще: если вы потратите дополнительное сопротивление профиля на удлинение пролета, ваш выигрыш в уменьшении индуктивного сопротивления увеличится в 2,5 раза. Что бы вы ни считали существенным, это существеннее. См. здесь мета-исследование производительности крылышек.
@sanchises: Вы ошибаетесь. Если винтокрылый винт локально увеличивает подъемную силу, это искажает распределение подъемной силы и увеличивает индуктивное сопротивление при той же подъемной силе. Если вам нужно больше тяги, увеличьте обороты! Я ненавижу, когда люди голосуют против ответа просто потому, что они его не понимают.
Этот ответ неверен! Крылышки на пропеллере будут ограничивать поток по размаху, оставляя больше воздуха для работы. Кроме того, крылышки могут быть сконструированы таким образом, чтобы всасывать воздух внутрь по направлению к втулке винта, что еще больше увеличивает количество обрабатываемого воздуха. Они также уменьшают индуктивное сопротивление от концевых вихрей. Из-за сильного внешнего потока вдоль гребного винта также происходит циркуляция воздуха снизу к верхней поверхности, что значительно снижает подъемную силу на концах гребного винта, поскольку воздух высокого давления снизу попадает в область низкого давления наверху, гребные винты будут уменьшить это.
@MishaP … вот почему мы видим, что винглеты добавляются к реквизиту повсюду, не так ли? Если вы думаете, что знаете лучше, не просто пишите недоказанные утверждения в комментарии, а напишите лучший ответ.
@PeterKämpf Многие вещи, повышающие эффективность самолетов, не производятся по разным причинам. Например, почему мы не видим самолетов со смешанным крылом или крылом Прандтля? Крыльевые туннели и самодельные эксперименты подтвердили теорию, но такие компании, как Boeing, Airbus и т. д., не хотят рисковать миллионами и/или миллиардами ради таких радикальных изменений. Колбаса с крыльями летает достаточно хорошо, зачем рисковать? Кроме того, иногда производственные затраты слишком высоки или не существует технологии для надежной реализации теории. Таким образом, утверждение «их не существует, поэтому это неэффективно» ложно.
@MishaP: Смешанные крылья — это чистый маркетинг, а крылья Прандтля летают вокруг вас, только не под этим названием. Все и многое другое было тщательно изучено, и были построены только те конструкции, которые работают. Вы действительно думаете, что инженеры такие тупые?
Инженеры - нет. Маркетологи, руководители и т. д., которые рады продолжать продавать старые вещи, пока они продаются? да.
@MishaP: Я согласен, но то, что они продают, это не старье. Может так показаться, потому что мы достигли оптимума и можем его улучшать лишь очень постепенно. Все радикальные отклонения ведут вниз.
@PeterKämpf Наиболее заметные «радикальные отклонения», которые ведут вниз, были предприняты, когда технологии были значительно менее развиты, чем сейчас - без композитных материалов, без анализа CFD или FEA и многих других достижений, которые были сделаны с тех пор. Отличный пример - утки считались статически неустойчивыми, пока Берт Рутан не сделал лонг эз, который статически стабилен. Истребители решили вопрос с электронной стабилизацией. Однако до сих пор нет канардов на коммерческих самолетах. Всего один пример.
@MishaP: Откуда ты взял эту чушь? Конечно, утки считались такими же устойчивыми, как и обычные самолеты. См. Фокке-Вульф 19 Энте или МиГ 8 Утка. Только потому, что у Райтов не было стабильности, а Рутан хвастун? Но никто в здравом уме не хочет летать с этими спойлерами впереди.
@PeterKämpf и FW19, и Миг8 показали нестабильное поведение. Я потерял интерес к этому обсуждению. до свидания.

Hartzell производит пропеллеры с крылышками (кончики загнуты назад), называемые Q-tips. Название, кажется, относится к тому, что они тише. Я читал, что они выполняют ту же работу, что и опоры чуть большего диаметра. Кажется, что у них нет жизненных проблем. Поскольку шум требует энергии, а меньший винт выполняет ту же работу... возможно, они более эффективны. Загнутый наконечник небольшой - порядка пары дюймов.

Насколько я понимаю, изогнутый наконечник помогает уменьшить давление воздуха сразу за пропеллером, мало чем отличаясь от крылышка. Это делает две вещи: удерживает давление внутри, где оно может увеличить тягу, и уменьшает способность звука распространяться наружу. Так что да, это сделает опору более тихой. Но это всего лишь побочный эффект; основной эффект - повышение эффективности опоры. И нет, он не должен быть большим; отношение крылышка к крылу довольно мало, поэтому отношение изогнутой законцовки к радиусу винта тоже будет довольно маленьким.
Странно, что увеличенная стреловидность на конце крыла/пропеллера теперь называется винглетом с гораздо большей частотой. В том же духе — существуют ятаганы и реквизиты другого форм-фактора, которые имеют аналогичные преимущества.

Плюсы:

  1. Крылышки на пропеллере будут ограничивать поток по размаху, оставляя больше воздуха для работы, потому что он не «улетает».
  2. Кроме того, крылышки могут быть спроектированы таким образом, чтобы всасывать воздух внутрь по направлению к ступице винта, что еще больше увеличивает количество обрабатываемого воздуха.
  3. Они также уменьшат индуктивное сопротивление от концевых вихрей. Любой, кто говорит, что винглеты — это мусор, может объяснить это всем конкурирующим планерам, Boeing, Airbus, Cessna и любому другому современному производителю самолетов, большинство из которых использует какое-либо устройство законцовки крыла.
  4. Из-за сильного внешнего потока вдоль гребного винта воздух низкого давления с верхней части лопасти и воздух высокого давления с нижней части лопасти оказываются за пределами гребного винта, где область низкого давления всасывает воздух высокого давления из нижнюю часть лопасти на верхнюю, тем самым уменьшая высокое давление на нижнюю часть и увеличивая низкое давление на верхнюю часть, в результате чего получается совершенно бесполезная часть лопасти, которая создает очень небольшую тягу, но все же создает сопротивление и требует большей мощности. чтобы повернуть пропеллер.

По всем вышеперечисленным причинам гребной винт того же диаметра, помещенный в кожух, потенциально может создать до 85% больше тяги при использовании того же двигателя, что и гребной винт без кожуха.

Минусы:

  1. Законцовка крыла, расположенная на конце винта, будет иметь постоянное внешнее ускорение, если обычная лопасть винта довольно легко справляется с этим ускорением, поскольку это осевая нагрузка на лопасть, законцовка будет консольной балкой, и силы будут быстро в сумме создают довольно внушительную силу на любых значительно больших крылышках на кончике винта.
  2. Помимо величины силы и того факта, что это нагрузка консольного типа, это также переменная нагрузка, которая меньше при низких оборотах и ​​выше при высоких оборотах, что быстро приводит к усталости материала и разрушению конструкции.
  3. Стоимость изготовления такого винта будет выше.
  4. Вес гребного винта будет выше, чтобы учесть нагрузки на конструкцию, перечисленные выше.

Сводится к цене, весу, надежности.

Винглеты на пропеллерах выглядят как пропеллеры, пережившие «наземный удар», и FAA приземляет винтокрылые самолеты с поврежденными из-за наземного удара винтами.

Его просто дороже производить, сертифицировать и обслуживать; хотя он и обеспечивает улучшенную тягу во взлетном положении; но потенциально большее сопротивление во время крейсерского полета и в условиях оперения (в зависимости от шага гребного винта, будет отличаться для разных гребных винтов).

Подсказки BERP, скорее всего, более эффективны в целом, учитывая условия взлета, крейсерского полета и оперения (перо - это желаемый шаг при отказе двигателя, чтобы предотвратить ветряную мельницу и сопротивление от свободного вращения винта).

ваш первый абзац на самом деле не звучит как веская причина, FAA будет знать, какие модели используют эти реквизиты.
Саймон Рихтер упомянул в своем комментарии , что фотографии наземных ударов легко доступны в Интернете. Я собираюсь пойти на риск и сказать, что даже следователи FAA были бы знакомы с тем, как выглядит наземный удар, и с конструкцией винтов, и смогли бы определить разницу.

Концепция «крылышек» применялась на заре авиации в изобретениях Анри Коанды, патенты: 1937GB191112740, 1910; CA370885, 1937 г.; и к лодочным гребным винтам; вы также можете посмотреть в ESPACENET патенты: ES-0444150, изобретатель: «Гонсало Перес Гомес», и ES-8300608, 1987 г., то же самое; и ES-0293837_U от «Ramon Ruiz Fornella», все из: «Astilleros espanoles». В «Техническом меморандуме НАСА 87771» Милтона А. Бехейма: «Исследования НАСА в области авиационных двигателей» показан воздушный винт с «крылышками».

Я бы сказал, что одна из причин наличия винглетов в законцовках крыла заключается в уменьшении краевого вихря, из-за компенсации разницы давлений между верхней и нижней поверхностью крыла, этот «вихрь» или «вихрь» увеличивает сопротивление, и, таким образом, ухудшает общую эффективность самолета.

Было проведено много исследований винглетов. вначале они не считались эффективными, однако я призываю вас найти современный коммерческий самолет без винглетов, потому что они повышают общую эффективность самолета. Говорить иначе - заблуждение.

По той же причине, почему на планерах нет винглетов. Большинство наконечников гребных винтов маленькие и достаточно заостренные, чтобы иметь незначительное распространение, вызывающее вихри на законцовках крыла, которые делают крыло неэффективным. Лопасти винта с широкими наконечниками, такие как лопасти вертолета C130 или Huey, могут быть улучшены с помощью винглетов, но такая конструкция также увеличивает сложность (стоимость), вес и силы, которые могут снизить надежность и безопасность лопастей.

почти все планеры для соревнований имеют винглеты
Будьте осторожны, чтобы не расстроить членов культа винглетов, потому что они легко раздражаются и наказывают вас минусами, если вы не разделяете их убеждений.
Лопасть вертолета Хьюи - это не пропеллер, а вращающееся крыло (аэродинамический профиль). Вертолетные лопасти на очень многих моделях улучшают производительность (и уменьшают шум) вокруг кончика, закручивая кончик назад. Постоянно меняющийся поток воздуха над лопастью несущего винта в полете существенно отличается от потока воздуха над авиалайнером со стреловидным крылом. Этот ответ был отклонен из-за дезинформации.
Почему на лопастях винта нет законцовок?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v