Lentokoneen potkuri: nimi, luokitus ja ominaisuudet

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Ilman liikkeen perusta aerodynamiikan periaatteiden mukaisesti on sellaisen voiman läsnäolo, joka vastustaa ilmanvastusta lennon aikana ja painovoimaa. Kaikissa nykyaikaisissa lentokoneissa, purjelentokoneita lukuun ottamatta, on moottori, jonka teho muunnetaan tähän voimaan. Mekanismi, joka muuttaa voimalaitoksen akselin pyörimisen työntövoimaksi, on lentokoneen potkuri.

Potkurin kuvaus

Ilma-aluksen potkuri on mekaaninen laite, jossa on siivet, jota pyörittää moottorin akseli ja joka luo työntövoiman lentokoneen liikkeelle ilmassa. Kallistamalla siipiä potkuri heittää ilmaa takaisin luoden eteensä matalapaineisen alueen ja sen taakse korkeapaineisen alueen. Lähes kaikilla ihmisillä maan päällä ainakin kerran elämässään oli mahdollisuus nähdä tämä laite, joten lukuisia tieteellisiä määritelmiä ei tarvita. Potkuri koostuu lapoista, erityislaipan kautta moottoriin yhdistetystä navasta, navaan sijoitetuista tasapainotuspainoista, potkurin nousun muuttamismekanismista ja napaa peittävästä suojuksesta.

Muut nimet

Mikä on toinen nimi lentokoneen potkurille? Historiallisesti oli olemassa kaksi päänimeä: todellinen potkuri ja potkuri. Myöhemmin kuitenkin ilmestyi muita nimiä, jotka korostivat joko suunnitteluominaisuuksia tai tälle laitteelle määritettyjä lisätoimintoja. Erityisesti:

• Fenestron. Helikopterin perässä olevaan erityiseen kanavaan työnnetty ruuvi.
• Juoksupyörä. Ruuvi, joka on suljettu erityiseen renkaaseen.
• Propfan. Nämä ovat nuolen tai sapelin muotoisia ruuveja kahdessa rivissä, joiden halkaisija on pienempi.
• Tuulipuhallin. Varavirtalähdejärjestelmä vastaantulevasta ilmavirrasta.
• Roottori. Tätä kutsutaan joskus helikopterin ja joidenkin muiden pääroottoriksi.

Potkuriteoria

Jokainen lentokoneen potkuri on pohjimmiltaan eräänlainen liikkuva pienoissiipi, joka elää samojen aerodynamiikan lakien mukaan kuin siipi. Eli ilmakehän ympäristössä liikkuessaan siivet muodostavat profiilinsa ja k altevuutensa vuoksi ilmavirran, joka on lentokoneen käyttövoima. Tämän virtauksen voimakkuus riippuu tietyn profiilin lisäksi potkurin halkaisijasta ja nopeudesta. Samanaikaisesti työntövoiman riippuvuus kierroksista on neliöllinen ja halkaisijasta - jopa neljänteen asteeseen. Yleinen työntövoimakaava on seuraava: P=αρn²D^4missä:

• α – potkurin työntövoimakerroin (riippuu siipien rakenteesta ja profiilista);
• ρ - ilman tiheys;
• n - kierrosten lukumääräruuvit;
• D on ruuvin halkaisija.

On mielenkiintoista verrata yllä olevaan kaavaan, johon on johdettu samasta ruuviteoriasta. Tämä on pyörimisen varmistamiseksi tarvittava teho: T=Βρn³D^{5, missä Β on potkurin laskettu tehokerroin.}

Näitä kahta kaavaa vertailemalla voidaan nähdä, että lisäämällä lentokoneen potkurin nopeutta ja suurentamalla potkurin halkaisijaa tarvittava moottoriteho kasvaa eksponentiaalisesti. Jos työntövoima on verrannollinen kierrosten neliöön ja halkaisijan 4. tehoon, niin vaadittu moottorin teho kasvaa jo suhteessa kierrosten kuutioon ja potkurin halkaisijan 5. tehoon. Moottorin tehon kasvaessa sen paino kasvaa, mikä vaatii entistä enemmän työntövoimaa. Toinen noidankehä lentokoneteollisuudessa.

Potkurin tekniset tiedot

Kaikella lentokoneeseen asennetulla potkurilla on seuraavat ominaisuudet:

• Ruuvin halkaisija.
• Geometrinen liike (askel). Tämä termi viittaa matkaan, jonka ruuvi kulkee törmääen teoreettiseen kiinteään pintaan yhdessä kierrossa.
• Kulutuspinta - potkurin yhden kierroksen aikana kulkema todellinen matka. Ilmeisesti tämä arvo riippuu nopeudesta ja pyörimistaajuudesta.
• Lavan kulma - tason ja potkurin todellisen nousun välinen kulma.
• Terän muoto – Useimmat nykyaikaiset terät ovat sapelin muotoisia, kaarevia.
• Teräprofiili - jokaisen terän poikkileikkaus on yleensä siiven muotoinen.
• Mean teräjänne –geometrinen etäisyys etureunan ja takareunan välillä.

Samaan aikaan lentokoneen potkurin pääominaisuus on sen työntövoima eli se, mihin sitä tarvitaan.

Arvollisuus

Lentokoneet, jotka käyttävät potkuria potkurina, ovat paljon taloudellisempia kuin niiden turboreettiset vastineet. Hyötysuhde on 86 %, mikä on suihkukoneille saavuttamaton arvo. Tämä on heidän tärkein etunsa, joka itse asiassa pani ne takaisin toimintaan viime vuosisadan 70-luvun öljykriisin aikana. Lyhyillä etäisyyksillä nopeus ei ole kriittinen taloudellisuuteen verrattuna, joten useimmat aluelentokoneet ovat potkurivetoisia.

Epäkohdat

Potkurilentokoneissa on myös haittoja. Ensinnäkin nämä ovat puhtaasti "kineettisiä" haittoja. Pyörimisen aikana lentokoneen potkuri, jolla on oma massa, vaikuttaa lentokoneen runkoon. Jos terät esimerkiksi pyörivät myötäpäivään, kotelo pyrkii pyörimään vastaavasti vastapäivään. Potkurin synnyttämät turbulenssit ovat aktiivisesti vuorovaikutuksessa lentokoneen siipien ja ilma-aluksen kanssa, jolloin syntyy erilaisia virtauksia oikealle ja vasemmalle, mikä horjuttaa lentorataa.

Lopuksi, pyörivä potkuri on eräänlainen gyroskooppi, eli se pyrkii säilyttämään asemansa, mikä vaikeuttaa lentoradan vaihtamista ilmaantuomioistuin. Nämä lentokoneen potkurin puutteet ovat olleet tiedossa pitkään, ja suunnittelijat ovat oppineet käsittelemään niitä ottamalla käyttöön tiettyä epäsymmetriaa itse laivojen tai niiden ohjauspintojen suunnittelussa (peräsimet, spoilerit jne.). Oikeudenmukaisuuden vuoksi on huomattava, että suihkumoottoreissa on myös samanlaisia "kineettisiä" puutteita, mutta hieman vähemmässä määrin.

Ns. lukitusvaikutus voidaan selittää myös miinuksilla, kun lentokoneen potkurin halkaisijan ja pyörimisnopeuden kasvu tiettyihin rajoihin lakkaa tuottamasta vaikutusta työntövoiman lisääntymisenä. Tämä vaikutus liittyy siihen, että tietyissä siipien osissa ilmavirtauksia ilmaantuu lähes tai yliääninopeudella, mikä aiheuttaa a altokriisin eli ilmaiskujen muodostumisen. Itse asiassa he ylittävät äänirajan. Tässä suhteessa potkurilla varustetun lentokoneen enimmäisnopeus ei ylitä 650-700 km/h.

Ehkä ainoa poikkeus oli Tu-95 pommikone, joka saavuttaa jopa 950 km/h nopeuden eli lähes ääninopeuden. Jokainen sen moottoreista on varustettu kahdella koaksiaalipotkurilla, jotka pyörivät vastakkaisiin suuntiin. No, viimeinen potkurikäyttöisten lentokoneiden ongelma on niiden melu, jonka vaatimuksia ilmailuviranomaiset tiukentuvat jatkuvasti.

Luokittelu

On monia tapoja luokitella lentokoneiden potkurit. Ne on jaettu ryhmiin riippuen materiaalista, josta ne on valmistettu, terien muodon, halkaisijan, määrän ja monien muiden mukaan.ominaisuudet. Tärkein on kuitenkin niiden luokittelu kahden kriteerin mukaan:

• Ensinnäkin - on vaihtelevan nousun ja kiinteän nousun potkureita.
• Toiseksi - on veto- ja työntöruuvit.

Ensimmäinen on asennettu lentokoneen etuosaan ja toinen takaosaan. Työntöpotkurilla varustettu lentokone nousi aiemmin, mutta sitten se unohdettiin joksikin aikaa ja ilmestyi taivaalle vasta suhteellisen hiljattain. Nyt tätä asettelua käytetään laaj alti pienissä lentokoneissa. Tarjolla on jopa varsin eksoottisia vaihtoehtoja, jotka on varustettu sekä veto- että työntöterillä samanaikaisesti. Takapotkurilla varustetulla lentokoneella on useita etuja, joista tärkein on sen korkeampi nosto-vastussuhde. Potkurista tulevan lisäilmavirran puutteen vuoksi siiven lentoonlähtö- ja laskuominaisuudet ovat kuitenkin huonoimmat.

Vaihtuvakulmaiset ruuvit

Muuttuvan nousun potkurit on asennettu lähes kaikkiin nykyaikaisiin keskikokoisiin ja suuriin lentokoneisiin. Suurella terävälillä saavutetaan paljon työntövoimaa, mutta jos moottorin nopeus on melko alhainen, kiihtyvyys on erittäin hidasta. Tämä on hyvin samanlainen tilanne kuin autolla, kun yritetään käynnistyä suuremmilla vaihteilla.

Suuri nopeus ja pieni potkurin nousu aiheuttavat vaaran pysähtyä ja pudottaa työntövoiman nollaan. Siksi lennon aikana sävelkorkeus muuttuu jatkuvasti. Nyt tämä tehdään automaatiolla, mutta ennen lentäjän itsensä piti valvoa tätä jatkuvasti manuaalisesti.säädä kulmaa. Mekanismi potkurin nousun muuttamiseen on erityinen holkki, jossa on käyttömekanismi, joka pyörittää siipiä suhteessa pyörimisakseliin vaaditun asteen.

Moderni kehitys Venäjällä

Laitteiden parantaminen ei ole koskaan pysähtynyt. Parhaillaan testataan AB-112-koneen uutta potkuria. Sitä käytetään kevyissä sotilaskuljetuskoneissa Il-112V. Tämä on 6-lapainen potkuri, jonka hyötysuhde on 87 %, halkaisija 3,9 metriä ja pyörimisnopeus 1200 rpm ja muuttuvan nousun potkuri. Uusi teräprofiili on kehitetty ja sen muotoilua on kevennetty.