Повітряний гвинт
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Повітряний гвинт

Повітряний гвинт, пропелер, рушій, в якому радіально розташовані профільовані лопаті, обертаючись, відкидають повітря і тим самим створюють силу тяги. Ст ст складається з втулки, розташованої на валу двигуна, і лопатей, що мають уздовж розмаху різні профілі в поперечному перетині і змінний кут нахилу профілю до плоскості обертання, — сукання. У польоті унаслідок складання поступальної швидкості, лінійній швидкості обертання і викликаною роботою гвинта додаткової швидкості потоку повітря набігає на кожен елементарний перетин лопаті ( мал. 1 ) під деяким кутом атаки. При цьому що виникає від всіх перетинів всіх лопатей сумарна аеродинамічна сила утворює силу тяги Ст ст і силу опору його обертанню. Залежно від величини споживаної потужності застосовуються Ст ст з різним числом лопатей — двух-, трьох- і чотирилопатеві, а також співісні гвинти ( мал. 2 ), що обертаються в протилежних напрямах для зменшення втрат потужності на закручування відкиданого струменя повітря. Перші Ст ст мали фіксований у польоті крок, визначуваний постійним кутом установки лопаті на умовному радіусі, зазвичай рівному 0,75 максимального. Для збереження досить високого ккд(коефіцієнт корисної дії) у всьому діапазоні швидкостей польоту і потужностей двигуна, а також для здобуття найменшого лобового опору Ст ст при вимушеній зупинці двигуна у польоті (флюгерний режим) або негативної тяги з метою гальмування руху літака при посадці (реверсивний режим) стали застосовувати Ст ст змінного у польоті кроку (ВІШ). У таких гвинтах лопаті повертаються у втулці відносно подовжньої осі механічним, гідравлічним або електричним механізмом, керованим відцентровим регулювальником, який підтримує постійним задане число зворотів. Для збільшення тяги і ккд(коефіцієнт корисної дії) при малій поступальній швидкості і великій потужності Ст ст поміщають в профільоване кільце, в якому швидкість струменя в плоскості обертання більша, ніж в ізольованого гвинта, і само кільце унаслідок циркуляції швидкості створює додаткову тягу. Для цієї ж мети профілю перетину лопаті Ст ст додають велику кривизну. Діаметр Ст ст досягає 6—7 м-коду . Лопаті Ст ст виготовляють з дерева, дуралюміна, стали і композиційних матеріалів. При швидкостях польоту 600—800 км/ч ккд(коефіцієнт корисної дії) Ст ст досягає відповідно 0,9—0,8. При великих швидкостях під впливом стисливості повітря ккд(коефіцієнт корисної дії) падає. Основним способом зниження втрат потужності від стисливості повітря є вживання тонких профілів малої кривизни.

загрузка...

  Ідею Ст ст запропонував в 1475 Леонардо так Вінчи, а застосував його для створення тяги вперше в 1754 М. В. Ломоносов в моделі приладу для метеорологічних досліджень. До середини 19 ст на пароплавах застосовувалися грібні гвинти, що працюють аналогічно Ст ст У 20 ст Ст ст стали застосовувати на дирижаблях, літаках, вертольотах, аеросанях, апаратах на повітряній подушці і ін. Методи аеродинамічного розрахунку і проектування Ст ст засновані на обширних теоретичних і експериментальних дослідженнях. У 1892—1910 російський інженер-дослідник і винахідник С. К. Джевецкий розробив теорію ізольованого елементу лопаті, а в 1910—1911 росіяни учені Б. Н. Юрьев і Г. Х. Сабінін розвинули цю теорію. У 1912—15 Н. Е. Жуковський створив вихрову теорію, що дає наочне фізичне уявлення про роботу гвинта і інших пристроїв лопаток і встановлюючий математичний зв'язок між силами, швидкостями і геометричними параметрами в такого роду пристроях. Значна роль в подальшому розвитку цій теорії, її інженерних застосувань і дослідженнях міцності Ст ст належить Ст П. Ветчинкину і ін. Теорія оптимального гвинта з кінцевим числом лопатей вперше була створена німецьким ученим А. Бецем (1919) і англійським ученим С. Гольдштейном (1929) і отримала подальший розвиток в працях радянських учених. У 1956 радянським ученим Г. І. Майкопаром вихрова теорія Ст ст була поширена на гвинт вертольота, що несе.

  Літ.: Жуковський Н. Е., Полн. собр. соч.(вигадування), т. 6, М. — Л., 1937; Ветчинкин Ст П., Поляків Н. Н., Теорія і розрахунок повітряного грібного гвинта, М., 1940; Майкопар Р. І., Лепілкин А. М., Халезов Д. Ст, Аеродинамічний розрахунок гвинтів по лопатевій теорії, «Тр. Центр. аерогідродинамічного ін-т(інститут) а, 1940, ст 529; Александров Ст Л., Повітряні гвинти, М., 1951; Дослідження повітряних гвинтів, М., 1969 (Матеріали до історії ЦАГИ).

  Би. П. Бляхман.

Мал. 1. Профіль лопаті повітряного гвинта (з векторами швидкостей і сил): (a— кут атаки; j — кут установки; V — поступальна швидкість гвинта; ( w r — окружна швидкість елементу лопаті; (w — викликана гвинтом додаткова швидкість потоку в елементу лопаті; DR — аеродинамічна сила, DP — сила тяги і DQ — сила опору обертанню елементу лопаті; пунктиром показана хорда профілю.

Мал. 2. Співісний повітряний гвинт.