Repülőgép propeller: Érdekes tények, amelyeket nem tudtál

Csavar vagy légcsavar - általános mozgató,amelyet nem csak repülőgépeken, hanem más közlekedési módokon is használnak, például helikoptereken, hajókon, sőt tengeralattjárókon is. A sugárhajtóművek megjelenése ellenére a légi közlekedésben a légcsavarokat a mai napig nem hagyták el, ami nem meglepő. Egy ilyen erőmű gyártása meglehetősen egyszerű és olcsó, míg hatásfoka eléri a 82-86% -ot. De vajon elgondolkozott már azon, hogy ki és mikor találta fel az első légcsavart? Hogyan működik, és hogyan hoz létre olyan erős tolóerőt, hogy elegendő egy repülőgép repüléséhez? Miért vannak mindig egy bizonyos szögben beállítva a légcsavarlapátok? Még ha nagyjából érti is a csavar elvét, a mechanizmussal kapcsolatos számos tény, amelyet meg szeretnénk osztani, biztosan meglep.

A légcsavar egy meghajtó eszköz, amely biztosítja a repülőgép repüléséhez szükséges aerodinamikai tolóerőt.

A tartalom

• 1 Repülőgép propeller - a találmány története
• 2 Propeller - működési elv
• 3 Mi az a „bezárási hatás”, és miért fordul elő?
• 4 A tolóerő mértéke a légsebességtől függ
• 5 Mi az a tollazás és milyen funkciót lát el
• 6 Miért „csavaródnak” spirálba a légcsavarlapátok?

Repülőgép propeller - a találmány története

Úgy tartják, hogy a modern előfutáraa propeller egy arkhimédeszi csavar. Ennek a mechanizmusnak a feltalálását az ókori görög tudósnak, Arkhimédésznek tulajdonítják, aki a Krisztus előtti harmadik században élt. A készülék egy üreges cső, benne egy spirálcsavarral. A mechanizmust a vízszinteshez képest ferdén szerelték fel, és arra használták, hogy alacsonyan fekvő tározókból vizet pumpáljanak az öntözőcsatornákba.

Az arkhimédeszi csavart a Krisztus előtti harmadik században találták fel

Ezt követően az arkhimédeszi csavart alakították átcsavar. A húsdaráló bekapcsolásával megtekintheti, hogyan működik most. Igen, ez ugyanaz a csavar, amely a húst a fogadó tálcáról a késekre és a hálóra mozgatja. De látod, az arkhimédeszi csavar és csiga még mindig messze van a modern légcsavartól.

Az első repülő tárgy, amit használtaka csavarszerű tapadás érdekében a kínai bambusz szitakötős játék lett. Ez egy rúd (tengely), melynek végén pengék vannak. A tenyér között megpördült a tengely, aminek következtében a pengék gyorsan forogtak, és a bambusz szitakötő felszállt. Bizonyára sokan ismeritek ezt a játékot modern változatában „lemezjátszó” néven.

A modern gyermek fonójáték az ősi kínai bambusz szitakötő közvetlen leszármazottja

Feltehetően a szitakötőbambusz jelent megKr.u. 300-ban a Jin-dinasztia alatt. A bothoz madártollakat erősítettek pengeként. Ezt követően a pengék fából készültek. Azt kell mondanom, hogy ezt a játékot vette fejlesztései alapjául George Cayley angol mérnök, a repülőgépek területén az egyik első teoretikus és kutató.

George Cayley léghajó két légcsavarral (19. század eleje)

A Jin-dinasztia filozófusának, Ge Hungnak i.sz. 317-ben írt könyvében egy propellerrel ellátott fa repülőgépet említenek. Hogy valóban létezett-e, vagy mítosz, az továbbra is rejtély.

Valószínűleg hallottál Leonardo Da rajzáról isVinci, amely a modern csavar prototípusát ábrázolja. Igaz, ez még mindig messze van a modern légcsavartól, és inkább egy rövid csavar. De Mihail Lomonoszov 1754-ben bemutatott aerodinamikai gépe már a modern légcsavarok látszatát tartalmazza, mint valójában George Cayley léghajója.

Lomonoszov aerodinamikus gépe a modern légcsavarokhoz hasonló légcsavarokat tartalmaz

Propeller - működési elv

Ahogy a legelején mondtuk, a pengék bármelyA modern légcsavarok mindig egy bizonyos szögbe vannak beállítva, amelyet dőlésszögnek neveznek. Ennek a szögnek köszönhetően forgás közben a pengék a levegőbe futnak, mintha begereblyéznék, és visszadobják. Így a légcsavar kiszorul a levegőből, és hajlamos előremozdulni. Ilyenkor kisebb nyomás keletkezik a csavar előtt, mint mögötte. Az eredmény egy aerodinamikai tolóerő a légcsavar tengelye mentén, amely magával húzza a repülőgépet.

Meg kell mondani, hogy a vonóerő nem csak attól függa légcsavar sebességét és méreteit, de olyan kulcsfontosságú paramétereket is, mint a légcsavar emelkedése és beépítési szöge. Ez utóbbitól függ az úgynevezett „támadási szög”. Ez az a szög, amelyben a penge a levegőbe fut. Minél nagyobb, annál jobban „gereblyézi be” a penge a levegőt. Igaz, a szöget csak egy bizonyos pontig növelheti, ezután a penge általában nem hoz létre tapadást.

A légcsavar támadási szöge a lapátok szögétől függ.

A lépés a távolság a tengely mentén, amelya csavar átmehet, ha úgy csavarozzák a levegőbe, mint egy önmetsző csavart a fába. Természetesen a gyakorlatban a csavar rövidebb utat tesz meg teljes fordulatszámonként, mivel a levegő sűrűsége alacsony. Mivel nem nehéz kitalálni, minél nagyobb a lapátok dőlésszöge a forgási síkhoz képest, annál nagyobb a dőlésszög.

Mi az a „bezárási effektus”, és miért fordul elő?

A fentiek alapján úgy tűnikminél nagyobb a forgási sebesség, annál nagyobb a tolóerő, és ennek megfelelően annál nagyobb a repülési sebesség. De valójában nem az. Létezik egy úgynevezett „zárhatás”. Ez akkor fordul elő, amikor a csavar elér egy bizonyos forgási sebességet.

A hatás a tolóerő növekedésének hiányában fejeződik kisebességnövekedés. Vagyis bármilyen legyen is a légcsavar forgási sebessége (egy bizonyos érték elérése után), a tolóerő nem növekszik. A hatást az magyarázza, hogy a lapátokon olyan területek jelennek meg, ahol transzonikus vagy akár szuperszonikus légáramlás van. Ez bizonyos korlátozásokat ír elő a propeller hajtású repülőgépek jellemzőire vonatkozóan. Emiatt nem tudják leküzdeni a 650-700 km/h sebességet.

A Tu-95 bombázó a világ leggyorsabb légcsavaros repülőgépe

Igaz, a Tu-95-ös bombázó, amelyet úgy tekinteneka leggyorsabb légcsavaros repülőgép, 920 km/h sebességgel rendelkezik. A reteszelés problémáját úgy oldották meg, hogy két koaxiális légcsavart szereltek fel bizonyos méretű lapátokkal, amelyek ellentétes irányban forognak. De mindenesetre egy légcsavaros repülőgép soha nem lesz képes olyan sebességre gyorsulni, mint például a Concorde. Erről a szovjet szuperszonikus repülőgépipari legendáról itt olvashat bővebben.

Hogyan függ a tolóerő a légsebességtől?

A tapadás nem csökken a sebességgelrepülési. A repülőgép álló helyzetében a légcsavarlapátok csak körben mozognak, miközben a légcsavar által keltett tolóerő maximális. Ennek az az oka, hogy a támadási szög megegyezik a lapátok körhöz viszonyított dőlésszögével (beállítási szög), amelyet fentebb tárgyaltunk. És a tapadás, mint megtudtuk, ettől függ. De ha a sík előre halad, a lapátok két irányban mozognak - a kerület mentén és a forgástengely mentén. Ennek eredményeként a támadási szög valójában kisebb lesz, mint a lapátok dőlésszöge.

Változó dőlésszögű propeller kialakítás

Így minél nagyobb a repülési sebesség, annál kisebbaerodinamikai tolóerő. A probléma megoldására feltaláltak egy változtatható állású légcsavart. A hüvely speciális kialakítása miatt a repülési sebesség növekedésével a légcsavar a pilóta részvétele nélkül megváltoztatja a dőlésszögét. Egyszerűen fogalmazva, a pengék szöge automatikusan változik, a sebességtől függően. Minél nagyobb a repülési sebesség, annál nagyobb lesz a lapátok dőlésszöge. Vagyis nő a csavar menetemelkedése, és ezzel együtt a támadási szög.

A modern repülésben leggyakrabban változtatható állású légcsavarokat használnak. A gépek e mechanizmus nélkül, vagyis hagyományos légcsavarral egy másik sebességkorlátba ütköznek.

Mi az a tollazat és milyen funkciót lát el

A légcsavar tollazata a lapátok elfordítása.a légi jármű olyan helyzetbe kerüljön, amely megakadályozza a légcsavar által keltett légellenállást, valamint a szembejövő légáram hatására történő forgást (szélmalom-effektus). Ehhez a pengék 85-90 fokos szögben vannak beállítva. Milyen helyzetekben merül fel a tollozás szükségessége?

Tollozáskor a pengék beépítési szöge 85-90 fok

Ez a mód hiba esetén biztosítottmotor. Amikor a motor leáll, a "szélmalom-effektus" negatív tolóerőt hoz létre. Emiatt a repülőgép veszít sebességéből, ráadásul az irányítása is romlik. A tollozás viszont lehetővé teszi a repülőgép számára, hogy siklik, vagy például tovább repüljön a megmaradt működő hajtóműveken.

Miért „csavaródnak” spirálba a légcsavarlapátok?

Tehát megtudtuk, mire való a dőlésszögpengék, mit érint, és hogyan változhat repülés közben. De ha alaposan megnézi a modern légcsavart, észre fogja venni, hogy az egyes lapátok dőlésszöge egyenetlen. Az alapnál a dőlésszög mindig nagyobb, mint a penge tetején. Vagyis a penge nem egyenletes, hanem kissé csavaros alakú. De mire való?

Feltétlenül iratkozz fel a YANDEX.ZEN CSATORNÁRA, ahol igazán izgalmas és izgalmas anyagok várnak rád.

A penge tövénél, vagyis a rögzítési pontnál,a mozgás sebessége a kör mentén mindig kisebb, mint a végén. Ennek megfelelően a tolóerő, és így a terhelés a propeller végén nagyobb, mint az alapnál. Annak érdekében, hogy egyenletes terhelést biztosítsunk a pengék teljes felületén (és ezáltal elkerüljük a túlzott terhelést a hegyükön), a végek a körhöz képest kisebb dőlésszöggel készülnek. Ennek eredményeként a csavar emelkedése az alapnál nagyobb, mint a végein, ami miatt a mozgási sebesség különbsége kiegyenlítődik.

Valójában itt van minden információ a repülésrőlcsavarokat, amelyeket meg akartunk osztani. Végül pedig javasoljuk, hogy olvassa el a repülőgép légterelőit és a nagy sebességű fékeket. A linkre kattintva megtudhatja, mik ezek és milyen funkciót töltenek be.