Почему скорость вращения винта фиксированного шага зависит от шага самолета?

Ведущей переменной здесь является воздушная скорость, а не тангаж как таковой. Ваш самолет, естественно, летит быстрее, когда вы переводите ручку управления вперед и уменьшаете угол атаки крыла, а это изменяет скорость вращения винта.

Ваш ввод по тангажу изменяет угол атаки крыла, что приводит к изменению воздушной скорости. Даже при выключенном двигателе самолет будет лететь (планировать) с большей скоростью с ручкой вперед, чем с ручкой назад. И для заданного положения дроссельной заслонки винт с фиксированным шагом вращается быстрее при высокой воздушной скорости, чем при низкой воздушной скорости.

Как и ветряная турбина.

Ваш тахометр можно использовать как индикатор воздушной скорости.

Ключевым фактором является скорость воздуха, проходящего через диск гребного винта - с винтом с фиксированным шагом это затмевает любой эффект, связанный с количеством воздуха, нагнетаемого в двигатель.

И да, этот эффект можно объяснить с точки зрения угла атаки лопастей винта. Увеличение воздушной скорости уменьшает угол атаки лопастей воздушного винта, «разгружая» их или, в крайних случаях, подвергая их отрицательной нагрузке, так что винт приводит в движение двигатель, а не наоборот.

При быстром погружении на малой мощности ветер (поток воздуха) заставляет винт двигаться, а не наоборот, и вы наберете большую скорость, если винт упадет. Но даже при более низкой воздушной скорости и более высокой мощности скорость встречного воздушного потока оказывает большое влияние на скорость вращения винта.

Потому что воздушная скорость влияет на эффективный угол атаки лопастей пропеллера.

Подумайте, что происходит, когда вы переводите этот пропеллер из стабильного крейсерского состояния в пикирующее. В пикировании набегающий воздушный поток увеличивается, поэтому винт с фиксированным геометрическим шагом будет иметь меньший эффективный угол атаки. В этом случае он будет создавать меньшую подъемную силу и сопротивление, и, следовательно, ему потребуется меньший крутящий момент для вращения.

Рассмотрим это чудо paint.exe:

Увеличивающаяся составляющая поступательной скорости имеет тенденцию выравнивать воздушный поток с лопастями пропеллера, уменьшая его угол атаки.

Поскольку частота вращения комбинации винт-двигатель стабилизируется, когда выходной крутящий момент двигателя равен требуемому крутящему моменту винта, частота вращения будет увеличиваться до нового равновесия.

Поскольку ваша гидростатическая нагрузка изменилась

Число оборотов изменилось мгновенно, потому что изменилась гидростатическая нагрузка на винт. Потому что воздух - это жидкость . По сути, ваша опора представляет собой гидромуфту.

Примером «не жидкости» является двигатель с зубчатой ​​​​передачей на зубчатой ​​​​железной дороге. Изменение оборотов должно соответствовать изменению скорости. Не здесь.

Сравните с гидротрансформатором автоматической коробки передач вашего автомобиля — наиболее распространенной гидромуфтой в обычной жизни. Он намеренно имеет «пробуксовку», чтобы двигатель мог работать на холостом ходу при 600 об / мин, когда автомобиль стоит. Это скольжение зависит от силы двигателя: если вы нажмете на педаль акселератора, двигатель наберет больше оборотов , даже если он будет остановлен. На небольшом спуске он меньше буксует, а на крутом спуске может толкать (ветряк??) двигатель*.

Существует зависимость между положением дроссельной заслонки, оборотами двигателя и гидростатической нагрузкой (сопротивлением).

Ваш пропеллер — это сторона двигателя гидротрансформатора.

При понижении тангажа индуктивное сопротивление изменяется, т. е. сопротивление воздушного потока уменьшается . Вы мгновенно сняли гидростатическую нагрузку с винта, поэтому обороты двигателя мгновенно увеличились.

Иными словами, на любой заданной высоте, весе, тангаже и положении дроссельной заслонки самолет будет стремиться «уравновеситься» при определенных оборотах и ​​скорости полета. Но сразу не получится . Вы можете изменить угол тангажа очень быстро, но для изменения воздушной скорости требуется некоторое время.

Итак, в тот момент, когда вы снизили тангаж и не набрали скорость, воздух меньше сопротивляется (поскольку самолет хочет лететь вниз сам по себе, как спускаться с холма на велосипеде)... поэтому обороты должны увеличиться . .

Опять же, воздух — это не зубчатая железная дорога.

* однако вы не можете "ветряк" запустить автомобиль с автоматической коробкой передач. Это потому, что шестерни включаются гидравлически насосом со стороны двигателя...