Почему винты встречного вращения с двигателем НК-12 не вращаются с одинаковыми оборотами?

Кузнецов НК-12 — советский турбовинтовой двигатель 1950-х годов, разработанный конструкторским бюро Кузнецова. НК-12 приводит в движение два больших четырехлопастных гребных винта противоположного вращения диаметром 5,6 м (18 футов) (НК-12МА) и диаметром 6,2 м (20 футов) (НК-12МВ). Это самый мощный турбовинтовой двигатель, введенный в эксплуатацию. ( Википедия: Кузнецов НК-12)

Туполев ТУ-95 (кодовое название НАТО «Медведь») и Антонов АН-22 (кодовое название НАТО «Петух») используют турбовинтовой двигатель НК-12. заставит их вращаться с одинаковыми оборотами.

Передаточное отношение винтов Ту-95 таково, что на каждый полный оборот переднего винта задний поворачивается чуть более чем на пол-оборота: запуск двигателя Ту-95 на Youtube .

введите описание изображения здесь
На двух кадрах выше показано отставание заднего винта после того, как передний пропеллер повернулся на четверть оборота.

Для Ан-22 соотношение составляет один полный оборот для переднего винта и около 3/4 для заднего: запуск двигателя Ан-22 на Youtube .

Почему такие соотношения? В чем причина того, что передний пропеллер имеет значительно более высокие обороты по сравнению с тем, что позади него? Воздух, прошедший через диск первого пропеллера, очевидно, ускорился и приобрел вихревой импульс. Это надо бы как-то учесть.

Я бы предположил, что это связано с вышеупомянутыми изменениями потока, распределением нагрузки между гребными винтами и/или чем-то с вибрациями и резонансами трансмиссии.

Пожалуйста, не стесняйтесь доказывать, что я ошибаюсь в этом, но для того, чтобы это полетело, мне потребуются веские доказательства, касающиеся трансмиссии НК-12.

Можете ли вы дать ссылку на документ, показывающий передаточные числа?
У меня нет такой документации, разные скорости вращения можно увидеть в видеороликах, которые я связал с вопросом. Видео Ан-22 очень хорошего качества и показывает запуск двух двигателей, с одинаковым соотношением оборотов винта на обоих. Я уверен, что документация есть, но, скорее всего, она на русском языке, и это для меня проблема...
Итак, вы основываете свое мнение о передаточном числе исключительно на видео, а что, если он приводится в движение отдельными турбинами или свободно вращающейся планетарной передачей?
Ну, реквизит, несомненно, вращается с разной скоростью. Я буду очень рад, если кто-то сможет доказать, что то, что вы придумали, является правдой. Возможны отдельные турбины, и об этом размышляли здесь, на ASE. Кстати, как свободно вращающийся планетарный редуктор будет передавать мощность? (Может быть, но я не понимаю, как).
У вас есть 1 вход мощности (от турбины) и 2 выхода мощности, на которые вы распределяете мощность. Это три вещи, а планетарки действительно хорошо распределяют энергию между тремя вещами. Вам просто нужно убедиться, что нагрузки сбалансированы. Это та же проблема энергетического баланса, что и у любого автомобиля с его дифференциалом.
Я должен выкопать фото или видео этого, просто не могу уложиться в голове. А пока вы явно движетесь к приемлемому ответу здесь 👍🏻

Ответы (2)

В двигателе НК-12 используется дифференциальная планетарная (планетарная) коробка передач. В отличие от типичных планетарных редукторов, где одна из шестерен закреплена, здесь движутся все три части: турбина приводит в движение солнце, планетарная шестерня приводит в движение передний винт, а венец приводит в движение задний винт.

Передаточные числа одинаковы между передними и задними, но крутящий момент отличается . Разница, которую вы видите, связана с этой разницей крутящего момента, а также с различными вращающимися массами и трением во время запуска. Крутящий момент - это то, что действительно важно.

Если вы держите одну часть, то две другие будут в ожидаемой синхронизации. Скажем, если вы заклините один винт и запустите турбину, он просто будет вращать другой винт в два раза быстрее. (Но если вы заклините турбину, все будет менее интуитивно: винты должны вращаться в одном направлении, если вы двигаете их вручную). Теперь, если вы позволите турбине свободно вращаться, у вас будет две степени свободы, и конечная относительная скорость вращения в такой системе будет зависеть от крутящего момента на каждом винте.

В объяснении ниже я использую эту работу С. Фалалеева и др. (pdf на русском языке). Вот схема редуктора:

Схема редуктора НК-12МВ

Если мы предположим, что баланс крутящего момента такой, что обороты одинаковы (кроме знака), передаточное число будет (я пропускаю вывод):

я "=" 1 + 2 ( г 2 ⋅ г 4 г 1 ⋅ г 3 )

( г номера зубов согласно схеме). Для заданных чисел получаем 11.33 (точнее, должно быть 1 / 11.33 "=" 0,088 снижение). Номинальная скорость винтов составляла всего 735 об/мин!

В то же время соотношение крутящего момента (спереди и сзади) равно

М ф М р "=" − ( 1 + г 1 ⋅ г 3 г 2 ⋅ г 4 ) ≈ − 1.19

Таким образом, передний винт получает почти на 20% больше крутящего момента, чем задний. Вот почему он быстрее раскручивается при запуске. (Он также легче, чем задний).

На номинальной скорости регулятор автоматически устанавливает меньший шаг лопастей заднего винта для выравнивания скоростей. (Почему бы просто не принять более высокую скорость/тягу от переднего винта? Очевидно, потому что винт ограничен скоростью кончиков, и мы не хотим, чтобы передний винт стал сверхзвуковым, а задний был расслаблен).

Отличный ответ!
Это здорово, раньше с помощью Google Translate я мог получить некоторую информацию о коробке передач, но она была очень общей. Ваш связанный документ кажется очень информативным, мне придется копнуть глубже! Очень хорошо, как они объединили редуктор и делитель CRP в один и тот же редуктор.
Спасибо за ссылку на документ, очень интересно почитать. @ Jpe61 дайте мне знать, если вам нужна помощь в расшифровке какого-то отрывка.
блестяще! они используют дифференциал как естественный делитель крутящего момента!
Что меня здесь обмануло, так это то, что я думал, что будет сходство с автомобилями и их дифференциалами. А вот планетарный редуктор на НК-12 - это вам не планетарная разновидность...

Я не могу предоставить техническое подтверждение, но несколько лет назад я читал, что если винты рассчитаны на работу с немного разными оборотами, это уменьшает отвратительный звук, издаваемый контра-пропеллерами. Шум был проблемой с ними с тех пор, как инженеры начали их использовать (я думаю, в конце Второй мировой войны). Конечно, ни один из самолетов с двигателями НК-12 не известен как "Шепчущий реактивный самолет"...

Это кажется вполне правдоподобным.
Почему винты встречного вращения с двигателем НК-12 не вращаются с одинаковыми оборотами?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v