Nadezhin Nikita
Pervane teorisi: ilk pervanelerden geleceğin verimli birimlerine.
PLAN:
Giriiş.
1.1. Hava pervanesi.
1.2.F1B sınıfı uçak modeli için teknik gereklilikler.
3. Pervane tasarımının tanımı.
1.4. Uçak modelinin açıklaması.
Çözüm.
Referansların listesi, yazılım.
Uygulamalar.
giriiş
Radyal olarak düzenlenmiş profilli kanatların döndüğü, havayı dışarı attığı ve böylece bir çekiş kuvveti oluşturduğu bir pervane, bir pervane, bir tahrik cihazı (“Pervane” - Moskova Havacılık Enstitüsü'nde geniş tirajlı bir öğrenci yayını). Pervane, bir göbek vasıtasıyla birbirine bağlanan bir, iki veya daha fazla kanattan oluşur. Pervanenin ana kısmı kanatlardır çünkü yalnızca onlar itme kuvveti oluştururlar.
Pervane fikri 1475 yılında Leonardo da Vinci tarafından ortaya atılmış ve ilk kez 1754 yılında V.M. Lomonosov, meteorolojik araştırmalara yönelik bir cihazın modelinde.
M.V. Lomonosov
A.F. Mozhaisky pervane kullandı. Wright kardeşler itici pervane kullandılar.
İlk uçağın tasarımı başlamadan önce bile A.F. Mozhaisky, pervanenin lastik bantla tahrik edilen bir pervane olduğu birkaç uçak modeli yaptı. Amerika'da da Wright kardeşler ilk olarak uçak maketleri yaptılar ve ancak o zaman ilk uçan uçak tasarlandı.
20. yüzyılın başlarından itibaren dünyanın her yerindeki gençler model uçaklar tasarlamaya, yapmaya ve yarışmalar düzenlemeye başladılar. Ülkemizde ilk yarışmalar N.E. 1926'da Zhukovski. Aeromodelling sporu, Uluslararası Havacılık Federasyonu FAI tarafından geliştirilmeye başlandı, FAI Kodu geliştirildi ve Tüm Rusya ve uluslararası yarışmalar düzenleniyor.
Yarışma kurallarına göre katılımcıların tüm modellerinin belirli gereksinimleri karşılaması gerekiyor ve yarışmayı kazanabilmek için en iyi uçan modeli yapmanız gerekiyor. Bunu yapmak için modelin kalkış irtifasını arttırmak gerekiyor ancak modeldeki enerji rezervi, yarışma sırasında kontrol edilen lastik motorun ağırlığı ile sınırlı olduğundan bunu yapmak zordur. Geriye sadece kauçuğun enerji kullanım katsayısını arttırmak kalıyor ve bu da pervanenin geometrik özelliklerini değiştirerek uçuş sırasında mekanize edilmesidir. Kauçuk motorun torku değişkendir ve doğrusal olmayan bir özelliğe sahiptir. Ve bir pervaneyi hareket ettirmek için gereken tork, pervanenin çapının beşinci kuvvetiyle orantılıdır. Mevcut torku gerçekleştirmek ve pervanenin verimliliğini artırmak için uçuş sırasında çapını ve eğimini değiştirmek gerekir. Mevcut tasarımlarda, yapısal olarak daha basit olduğu için pervane eğimi değiştirilmiştir, ancak bu, uçuş hızında bir artışa ve dolayısıyla zararlı kanat sürüklenmesine neden olur. Kazanç küçüktür. Pervane çapının arttırılması ve eş zamanlı olarak hatvenin arttırılması pervanenin daha verimli kullanılmasını sağlar. Kazançlar daha büyük.
Görev : çeşitli enerji türlerinin üretimi için verimliliği artıracak, yakıt tüketimini azaltacak, atmosfere zararlı emisyonların azaltılmasına yol açacak mekanizmaların tasarımı.
Bu çalışmanın konusu, modern teknolojinin gelişimini anlamak için çok önemlidir. Pervanenin verimliliğini artırmaya yönelik çalışmalar, gelecekte termal ve elektrik enerjisi tüketen ve çevredeki alanın ekolojisinin iyileştirilmesiyle ilişkili diğer ürünlerin verimliliğini artırmayı amaçlayan daha karmaşık mekanizmaların tasarlanmasını mümkün kılmaktadır. Modern dünyada bu çok önemlidir, çünkü makinelerde ve jeneratörlerde verimliliği artıran mekanizmaların kullanılması, yakıt tüketiminde ve dolayısıyla yanma ürünlerinin atmosfere emisyonunda azalmaya yol açarak çevrenin ve insan sağlığının durumunu iyileştirir.
Bu çalışmanın amacı : Kauçuk motorlu model uçağın pervanesinin mekanik enerji kullanma verimliliğini artıran mekanizmanın tasarımı.
işin anlamı : Basit bir mekanizma tasarlama örneği kullanılarak, gelecekte yeni uçak geliştirirken etkin bir şekilde kullanılabilecek daha karmaşık mekanizmaların tasarlanması konuları tartışılmaktadır.
1. Pervane
Sakin havada, bir uçak yatay olarak uçabilir veya yalnızca itme gücü olduğunda tırmanabilir. Böyle bir tahrik cihazı bir pervane veya jet motoru olabilir. Pervane mekanik bir motorla tahrik edilmelidir. Her iki durumda da, belirli bir hava veya egzoz gazı kütlesinin hareketin ters yönünde fırlatılması nedeniyle itme kuvveti yaratılır.
Şekil 4. Pervaneye etki eden kuvvetlerin diyagramı.
Pervane kanadı hareket ettikçe uzayda sarmal bir çizgi çizer. Kesitinde kanat profilleri şeklindedir. Düzgün tasarlanmış bir pervanede, tüm kanat bölümleri akışı uygun bir açıyla karşılar. Bu durumda kanat üzerinde kanat üzerindeki aerodinamik kuvvete benzer bir kuvvet gelişir. İki bileşene (pervane düzleminde ve düzleme dik) ayrılan bu kuvvet, belirli bir kanat elemanının büyümesine itme kuvveti ve direnç kazandırır. Kanatların tüm elemanlarına etki eden kuvvetleri toplayarak pervane tarafından geliştirilen itme kuvvetini ve pervaneyi döndürmek için gereken torku elde ederiz (Şekil 4). Tüketilen güç miktarına bağlı olarak, farklı sayıda kanatlara sahip pervaneler kullanılır - iki, üç ve dört kanatlı ve ayrıca atılan hava akımının bükülmesinden kaynaklanan güç kayıplarını azaltmak için zıt yönlerde dönen koaksiyel pervaneler. Bu tür pervaneler Tu-95, An-22, Tu-114 uçaklarında kullanılmaktadır. Tu-95, Nikolai Kuznetsov tarafından tasarlanan 4 NK-12 motorla donatılmıştır (Şekil 5). Bu pervanelerin kanatlarının uçları süpersonik hızda dönerek çok fazla gürültü çıkarır (Tu-95 uçağının NATO adı 1956'da kabul edilen “Ayı”dır ve Rus Hava Kuvvetleri bu uçağı bugüne kadar kullanmaktadır). Uçak modellemede yarışmalarda yüksek sonuçlar elde etmek için tek kanatlı pervaneler de kullanılmaktadır. Vidanın verimliliği vida üzerindeki kaplama miktarına bağlıdır
(kanat sayısı, maksimum kanat genişliğidir), pervane kaplaması ne kadar küçük olursa, pervane verimi o kadar yüksek olur. Bıçağın gücü sayesinde kapsama alanında sonsuz bir azalma önlenir. Çok kanatlı pervaneler verimliliği düşürdüğü için faydalı değildir.
Şekil 5. Koaksiyel pervaneli TU-95 uçağı.
İlk pervaneler, uçuş sırasında pervane kanatlarının sabit montaj açısıyla belirlenen sabit bir eğime sahipti. Tüm uçuş hızları ve motor gücü aralığında yeterince yüksek bir verimliliği korumak ve iniş sırasında itme vektörünü yumuşatmak ve değiştirmek için değişken hatveli pervaneler (VPR) kullanılır. Bu tür pervanelerde kanatlar göbekte, mekanik, hidrolik veya elektrikli bir mekanizma ile boylamasına eksene göre döndürülür.
Düşük ileri hızda ve yüksek güçte itme kuvvetini ve verimliliği artırmak için pervane, dönme düzlemindeki jet hızının izole edilmiş bir pervaneninkinden daha büyük olduğu profilli bir halkaya ve sirkülasyon nedeniyle halkanın kendisine yerleştirilir. Hız, ek itme gücü yaratır.
Pervane kanatları ahşap ve duraluminden yapılmıştır. Çelik, magnezyum, kompozit malzemeler. 600-800 km/saat uçuş hızlarında pervane verimliliği 0,8-0,9'a ulaşır. Yüksek hızlarda hava sıkıştırılabilirliğinin etkisi altında verim düşer. Bu nedenle, ses altı uçak hızlarında pervane faydalıdır.
Pervane fikri 1475 yılında Leonardo da Vinci tarafından ortaya atılmış (Şekil 1) ve ilk kez 1754 yılında M.V. Lomonosov, meteorolojik araştırmalara yönelik bir enstrümanın modelinde (Şekil 2). 19. yüzyılın ortalarına gelindiğinde buharlı gemiler pervaneye benzer pervaneler kullanıyordu. 20. yüzyılda pervaneler hava gemilerinde, uçaklarda, kar motosikletlerinde, helikopterlerde, uçan araçlarda vb. kullanılmaya başlandı.
Pirinç. 1. Helikopter. Leonardo da Vinci'nin önerdiği bir fikir. Model Leonardo da Vinci'nin çizimine dayanmaktadır.
İncir. 2. Cihaz modeli M.V. Meteorolojik araştırmalar için Lomonosov.
Pervanelerin aerodinamik hesaplama ve tasarımına yönelik yöntemler teorik ve deneysel araştırmalara dayanmaktadır. 1892-1910'da Rus araştırma mühendisi ve mucit S.K. Dzhevetsky, izole edilmiş bir bıçak elemanı teorisini geliştirdi ve 1910-1911'de Rus bilim adamları B.N. Yuriev ve G.Kh. Sabinin bu teoriyi geliştirdi. 1912-1915'te N.E. Zhukovsky, pervanenin ve diğer kanat cihazlarının çalışmasının görsel fiziksel temsilini veren ve bu tür makinelerdeki kuvvetler, hızlar ve geometrik parametreler arasında matematiksel bir bağlantı kuran girdap teorisini yarattı. Bu teorinin daha da geliştirilmesinde önemli bir rol V.P.'ye aittir. Vetchinkin. 1956'da Sovyet bilim adamı G.I. Maikoparov, pervanenin girdap teorisini helikopterin rotoruna kadar genişletti.
OLUMSUZ. Zhukovski
Şu anda, büyük boyutlu, uzun mesafeli uçaklar yaratmak için, daha güçlü ve çok ekonomik olan tahrik sistemlerine ihtiyaç vardı. Bu tür motorlar için seçeneklerden biri turbofan motorlardır. Mükemmel çekiş gücüne ve iyi verime sahiptirler. Bunlar tüm yabancı uçaklara takılan motorlardır.
Leonardo da Vinci'nin fikrinin gelişimi, eksenel kompresörlü gaz türbinli motorların yaratılmasında somutlaştı. Eksenel kompresörün kanatları hareket ettikçe hava basıncında bir artış yaratır. Her aşamada basınç belirli bir miktar artar ve sonunda kompresör tarafından sıkıştırılan hava yanma odasına girer ve burada yakıtın yakılması şeklinde kendisine ısı verilir. Bundan sonra sıcak gaz eksenel veya radyal olabilen türbine girer. Türbin de kompresörü döndürür ve enerjisinin bir kısmını kaybeden gazlar memeye girerek jet itişi oluşturur.
Kompresör kanatları pervane kanadının bir parçasıdır. Her aşamada bu tür birkaç düzine bıçak olabilir. Kademeler arasında, aynı kanatlardan oluşan, yalnızca dönen hava akışına belirli bir açıyla monte edilen sabit bir doğrultma aparatı bulunmaktadır. Dönme, kompresör kanatlarının çevre etrafındaki hareketi nedeniyle meydana gelir. Kompresör kademelerinin sayısı 15'ten fazla olabilir.
Yanan yakıt sonucunda elde edilen enerjinin tamamı türbinde çalıştırılırsa, motor şaftında pervaneyi hareket ettirmek için kullanılabilecek fazla güç oluşacaktır. Sonuç bir turboprop motor olacak ve itme kuvveti pervane tarafından üretilecek. Egzoz gazlarından kaynaklanan itme minimum düzeyde olacaktır.
Geliştirmenin bir sonraki aşaması çift devreli motorlardı. Bu motorlarda genellikle kompresörün ilk iki kademesinden sonra havanın bir kısmı kompresörden (dışarıdan) geçmez. Bu tip motorlara turbofan motor denir. Motorun itişi, fan (kompresörün ilk iki aşaması) ve egzoz gazlarının jet akışı tarafından oluşturulur. Bu durumda aslında bir pervane olan fan, profilli bir mahfazanın içine yerleştirilmiştir.
Geliştirmenin bir sonraki aşaması bir turbofan motordur (NK-93). Neden bu tür motorlar üretmeye başladılar? Evet, çünkü ses altı uçuş hızlarında pervanenin verimliliği 0,9'a yaklaşabilir ve jet akımının verimliliği çok daha azdır. Turbofan motor, gelecekte ses altı hızlarda uçan uçaklar için en umut verici motordur.
Çift devreli turbojet motoru.
1985 yılında OKB, N.D. Kuznetsov, yüksek baypas oranına sahip bir propfan motor konseptini incelemeye başladı. Koaksiyel pervaneli kapüşonlu bir motorun, tek kademeli fanlı kapüşonsuz bir motora göre %7 daha fazla itme kuvveti sağlayacağı belirlendi.
1990 yılında tasarım bürosu NK-93 olarak adlandırılan böyle bir motoru tasarlamaya başladı. Öncelikle IL-96M, Tu-204P, Tu-214 uçakları için tasarlandı, ancak Savunma Bakanlığı da yeni motora ilgi gösterdi (bunun Tu-330 askeri nakliye aracına kurulması planlanıyor).
NK-93 motorlu IL-76 LL uçağı.
Motor NK-93.
NK-93, bir dişli kutusu aracılığıyla karartılmış çift sıralı ters yönde dönen propfan SV-92'nin motoruyla üç şaftlı bir tasarıma göre yapılmıştır. 7 uydulu planet dişli kutusu. Propfanın ilk aşaması 8 kanatlı, ikincisi (gücün %60'ını oluşturur) 10 kanatlıdır. İlk 5 motordaki 30 0 süpürme açısına sahip tüm kılıç şeklindeki bıçaklar magnezyum alaşımından yapılmıştır. Artık karbon fiberden yapılıyorlar.
NK-93 motor şeması.
Yeni motorun teknik özelliklerinin dünyada benzeri yok. Termodinamik döngü parametreleri açısından NK-93, şu anda yurt dışında geliştirilmekte olan motorlara yakındır, ancak daha iyi verime sahiptir (%5 oranında). IL-76LL uçağı üzerinde uçuş testleri yapılıyor. Bu pervane kurulumunun öne çıkan özelliği planet dişli kutusu ve propfandır. Bıçakların montaj açısı, motorun çalışması sırasında 110 0 arasında değişebilir. Benzer bir dişli kutusu Tu-95 uçağındaki NK-12 motorlarında kullanılır ve benzer bir dişli kutusu ana gaz boru hatlarındaki (NK-38) gaz pompalama tesislerinde kullanılır. Yani tecrübemiz var.
Kostroma Bölgesel Çocuk (Gençlik) Teknik Yaratıcılık Merkezi'nin uçak modelleme laboratuvarındaki derslerde, uçakların uçuş teorisi ve uçuş modelleri ile ilgili konular tartışılıyor. Kauçuk motorlu modellerin uçuş özelliklerini iyileştirmek ve yarışmalardaki performans sonuçlarını iyileştirmek amacıyla pervaneli bir kurulumun çalışması incelenmiştir. Enerjisi modelin kalkış irtifasını belirleyen lastik motorun özellikleri incelendiğinde kardan mili üzerindeki kauçuğun torkunun doğrusal olmayan bir karakteristiğe sahip olduğu tespit edildi. Maksimum tork, ortalama torku 5-6 kat aşıyor. Vidayı döndürmek için gereken tork;
Nerede
Aerodinamik katsayı
Hava yoğunluğu
Vida çapı
Pervane devir/saniye
Bir vidanın verimliliğinin yeterince yüksek olabilmesi için vidanın çapının sınırsız olarak arttırılmasının gerekli olduğu teoriden bilinmektedir. Bilindiği gibi bu şartın yapıcı bir şekilde yerine getirilmesi mümkün değildir. Ancak bunu bilerek lastik motorlu bir modelin uçuş süresini artırmanın olası yollarından birini görüyoruz. Vidanın çapını değiştirerek torktaki değişikliği telafi etmeye karar verildi. Yapısal olarak vidanın çapını torktaki değişimle orantılı bir miktarda değiştirmek oldukça zordur, bu nedenle vidanın adımında da bir değişiklik yapılmıştır. Sonuç değişken çaplı ve hatveli bir pervaneydi (VIDSH). Büyük havacılıkta, tasarımın karmaşıklığı ve kanatların uçlarındaki ses hızıyla karşılaştırılabilecek yüksek hızlar nedeniyle pervanenin verimliliğini azaltan pervane çapının değiştirilmesi kullanılmaz.
Pervane kaplamasını azaltarak pervanenin verimliliğini artırmak mümkündür. Bu, pervanenin tek kanatlı yapılması anlamına gelir. Bu tür vidalar artık yüksek hızlı kablolu modellerde kullanılmaktadır. Sonuçlar oldukça olumlu. Hız 10-15 km/saat artıyor ama orada çalışma koşulları farklı. Motor sabit hızda ve sabit maksimum güçte çalışır. Kauçuk motorlu modellerde kauçuk motorun enerjisi doğrusal değil değişkendir. Değişken çap ve adıma sahip tek kanatlı bir pervane kullanıldığında, pervane kanadının karşı ağırlığıyla ilgili zorluklar ortaya çıkar. Bu nedenle kauçuk motorlu bir uçak modelinin pervanesinin verimliliğinin artırılması amacıyla değişken çap ve hatveye sahip iki kanatlı pervane (VIDSP) kullanılmasına karar verildi.
2. Sınıf uçak modeli için teknik gerekliliklerF1 B
Yarışma için Nikita Nadezhin tarafından Viktor Borisovich Smirnov liderliğinde yapılan FAI sınıflandırmasına göre bir uçağın kauçuk motorlu modeli - F1B sunuldu.
Bu modelle Nikita Nadezhin, 2013 yılında Rusya Havacılık Modelleme Şampiyonası'nda şampiyon oldu.
Kauçuk motorlu model, kauçuk bir motorla çalıştırılan bir uçağın modelidir; modelin kaldırma kuvveti, modelin yük taşıyan yüzeylerine etki eden aerodinamik kuvvetlerden kaynaklanmaktadır.
Kauçuk motorlu modellerin teknik özellikleri FAI gerekliliklerine uygun olmalıdır:
yatak yüzey alanı - 17-19 dm2
lastik motorsuz modelin minimum ağırlığı - 200 g
Yağlanmış kauçuk motorun maksimum ağırlığı 30 gramdır.
Her yarışma katılımcısının, her biri 3 dakikayı aşmayan 7 eleme uçuşu yapma hakkı vardır. Modelin lansmanının önceden duyurulan sınırlı bir süre içerisinde gerçekleştirilmesi gerekiyor. Her katılımcının tüm nitelikli uçuş sürelerinin toplamı, katılımcılar arasındaki yerlerin nihai dağılımı için kullanılır.
Uçuş sırasında model, fırlatma alanından 2,5-3 km mesafeye kadar uçabiliyor. Bir model aramak için üzerine birkaç gün boyunca güç sağlayan 4 gram ağırlığında bir radyo vericisi takılıdır. Yarışmacı, modeli tespit etmek için yönlü antene sahip bir radyo alıcısına sahiptir.
Model, pervaneyi döndüren kauçuk motorun enerjisini kullanarak havalanıyor. Lastik motorun dönüş sırasında torkundaki değişiklik dengesiz bir şekilde gerçekleşir ve maksimum değeri, ortalama değeri 4-5 kat aşar. Bu nedenle, modelin kalkışının ilk anında pervane tasarım dışı modlarda çalışır; Pervane hava akışında kayıyor. Pervaneyi aerodinamik olarak yüklemek ve lastik motorun mevcut enerjisini tam anlamıyla kullanmak için, ilk kalkış döneminde pervane çapının ve pervane kanatlarının montaj açısının arttırılması gerekmektedir. Bu, A.A. Bolonkin'in “Uçan Modellerin Uçuş Teorisi” kitabında iyi bir şekilde gösterilmiştir.
3. Pervane tasarımının açıklaması
Bu modelin özel bir özelliği, modelin kalkışı sırasında çapını ve eğimini değiştiren pervanedir (Ek No. 4,5,6). Pervane mekanizması, lastik motorun torkunu değiştirirken pervanenin çapını ve kanatların montaj açısını değiştirmenize olanak sağlar. Bu, pervanenin verimliliğini ve dolayısıyla modelin kalkış irtifasını önemli ölçüde artırmanıza ve buna bağlı olarak uçuş süresini ve yarışmalardaki sonuçları artırmanıza olanak tanır.
Vida mekanizmasının tasarımı 10.1000.5200.00 SB VIDSH montaj çiziminde (değişken çap ve adımlı vida, Ek No. 3) sunulmaktadır ve ZOKHGSA çeliğinden yapılmış vida milinin 2 yatak üzerinde döndüğü bir mahfazadır. Şafta, ayrıca 2 yatağa bir vida göbeği ve ardından şaftın etrafında dönebilen bir burç takılıdır. Burç, balsadan yapılmış pervane kanatlarının asıldığı bağlantı çubuklarına sahiptir. Bağlantı çubukları, mil ekseninden R=11 yarıçapında ve ona yaklaşık 6 derecelik bir açıda bulunan eksenlere monte edilir. Burç ve göbek birbirine elastik bir elemanla (kauçuk halka) bağlanır.Göbekte, burcun göbeğe göre hareketini sınırlayan bir oluk vardır. Bu, burcun çalışma açılarını ve biyel kollarının uzama miktarını belirler. Pervane kanatlarına göre pervane şaftına bir tork uygulandığında, burcu göbeğe göre döndüren bir kuvvet ortaya çıkar ve bağlantı çubukları göbekten dışarı hareket ederek şaftın enine ekseni etrafında döner. biyel kolu, şaftın etrafındaki tek boşluklu hiperboloidin generatrisi boyunca eksenlenir. Tasarım, biyel kolu eksenlerinin eğim açısının değiştirilmesini sağlar; bu, modeli ayarlarken adım değişikliklerinin aralığını ayarlamanıza olanak tanır. (orijinal versiyonda, adım değişim sınırlarının ayarlanması sağlanmamıştır, çizim 10.0000.5100.00 SB, Ek No. 2). Bağlantı çubuklarının hareketi, kanatlara göre kardan miline uygulanan torkla orantılıdır. Lastik motoru döndürdükten sonra pervane kanatlarını istenen konumda kilitleyen göbek üzerine standart bir durdurucu takılıdır. Çapın 25 mm artmasıyla hatvedeki değişiklik 5 0'dır; bu, R kanat = 200 mm'de hatveyi 670 mm'den 815 mm'ye değiştirir. Parçaların imalatında küçük boyutlu bilyalı rulmanlar ve yüksek mukavemetli malzemeler D16T, ZOKHGSA, 65S2VA, 12x18N10T ve karbon fiber kullanılmıştır.
4. Uçak modelinin açıklaması
Modelin tasarımı 10.0000.5000.00СБ çiziminde sunulmuştur. (Ek No. 1.7)
Uzunlamasına kanat düzeneği, değişken kesitli iki karbon fiber direk, bir karbon fiber keson ve karbon fiberden yapılmış ön ve arka kenarlardan oluşur.
Enine set, üstte ve altta 0,2 mm kalınlığında karbon fiber kaplamalarla kaplanmış, balsadan yapılmış kaburgalardan oluşur. Kanatta Andryukov profili kullanılıyor. Ağırlık merkezi MAR'ın %54'ünde bulunur.
Setin tamamı epoksi reçine kullanılarak monte edilmiştir. Kanat emaye üzerine sentetik kağıt (polyester) ile kaplanmıştır. Taşıma kolaylığı için kanatta sabitleme noktaları olan enine bir konektör bulunur. Dengeleyici ve kanatçık kanada benzer şekilde tasarlanmıştır.
Gövde iki bölümden oluşmaktadır. Ön güç kısmı, SVM'den (Kevlar) yapılmış bir tüpten ve içine bir program mekanizmasının (zamanlayıcı) ve bir model aramak için bir vericinin monte edildiği bir karbon fiber pilondan yapılmıştır; D16T alüminyum alaşımından yapılmış güç çerçeveleri yapıştırılmıştır. ön ve arka.
Kuyruk kısmı bir konidir ve arasına epoksi reçine üzerine bir karbon kumaş tabakasının yapıştırıldığı 0,03 mm kalınlığında 2 kat yüksek mukavemetli alüminyum folyo D16T'den oluşur. Kuyruğun sonunda dengeleyiciyi takmak için bir platform ve modelin yeniden dengelenmesi ve indirilmesi için bir mekanizma bulunmaktadır.
Model, FAI "Süper spor" kauçuktan yapılmış, 1/8 // kesitli 14 halkadan oluşan kauçuk motorlar kullanıyor.
Bu sınıftaki modellerde, kauçuk motorun torkuna bağlı olarak pervanenin çapını ve eğimini aynı anda değiştirmeye olanak tanıyan bir mekanizmanın kullanılması, pervanenin verimliliğinin arttırılmasını mümkün kıldı ve bu da çekişte bir artışa neden oldu. Modelin irtifadan 10-12 metre uzakta olması, uçuş süresinin diğer modellere göre 35-40 saniye artması ve uçuş stabilitesinin de iyileşmesi sağlandı. Ve sonuç olarak - yarışmalarda zafer.
Çözüm
Çözüm: Bu tasarımın doğasında bulunan öteleme hareketinin dönme hareketine dönüştürülmesi prensibi, basit kaldıraç mekanizmalarının kullanılamadığı durumlarda kullanılabilir.
Pratik öneriler: Benzer bir mekanizma seyir füzesinin kanatçıklarını tahrik etmek için kullanılabilir. Kanat içindeki itme kuvvetinin arka kenar boyunca öteleme hareketi, kanadın dönme hareketine dönüştürülür. Kanadın bulunduğu bölgede kanat profilinin konstrüksiyon yüksekliğinin düşük olması ve kanadın roket gövdesine olan uzaklığı nedeniyle diğer mekanizmaların kullanılması oldukça zordur.
Bu nedenle, verimliliği artırmak için basit bir mekanizma tasarlama örneğini kullanarak, hidrokarbon enerjisini mekanik termal ve elektrik enerjisine dönüştürmek için modern koşullarda zararlı maddelerin atmosfere emisyon seviyesini azaltacak daha gelişmiş mekanizmalar oluşturma konusunu ele alabiliriz. ve çevrenin ve insan sağlığının durumunu iyileştirmek.
Literatür listesi, yazılım
1.A.A.Bolonkin. Uçan modellerin uçuş teorisi, ed. DOSAAF 1962
2.E.P.Smirnov, Uçan bir uçağın modeli nasıl tasarlanır ve inşa edilir, ed. DOSAAF 1973
3. Schmitz F.V. Düşük hızların aerodinamiği, ed. DOSAAF 1961
4. Tasarım Compass V-11 programında gerçekleştirildi
Ek 1.
Ek 2.
Ek 3.
Aerodinamik prensiplerine göre havada hareketin temeli, uçuş sırasında hava direncine ve yerçekimine karşı koyan bir kuvvetin varlığıdır. Planörler dışındaki tüm modern uçaklarda, gücü bu kuvvete dönüştürülen bir motor bulunur. Santral şaftının dönüşünü itme kuvvetine dönüştüren mekanizma uçak pervanesidir.
Pervanenin açıklaması
Uçak pervanesi, bir motor şaftı tarafından döndürülen ve uçağı havada itmek için itme kuvveti üreten, kanatları olan mekanik bir cihazdır. Pervane, kanatların eğilmesiyle havayı geri iterek önünde alçak basınç, arkasında ise yüksek basınç alanı oluşturur. Dünya üzerindeki hemen hemen her insan, bu cihazı hayatında en az bir kez görme fırsatına sahip olduğundan, çok sayıda bilimsel tanımlamaya ihtiyaç duyulmamaktadır. Pervane; kanatlardan, motora özel bir flanşla bağlanan göbekten, göbek üzerine yerleştirilen dengeleme ağırlıklarından, pervane hatvesini değiştirme mekanizmasından ve göbeği kaplayan kaplamadan oluşur.
Diğer isimler
Uçak pervanesinin diğer adı nedir? Tarihsel olarak iki ana isim vardı: Pervanenin kendisi ve pervane. Ancak daha sonra tasarım özelliklerini veya bu birime atanan ek işlevleri vurgulayan başka isimler ortaya çıktı. Özellikle:
- Fenestron. Helikopterin kuyruğundaki özel bir kanala yerleştirilen pervane.
- Pervane. Özel bir halka içine alınmış bir vida.
- Pervane fanı. Bunlar, çapı küçültülmüş iki sıra halinde ok veya kılıç şeklinde vidalardır.
- Rüzgar fanı. Gelen hava akışından güç sağlamak için acil durum yedekleme sistemi.
- Rotor. Buna bazen helikopterin ana rotoru, bazılarında ise ana rotor denir.
Vida teorisi
Özünde, herhangi bir uçak pervanesi, kanatla aynı aerodinamik yasalarına göre yaşayan bir tür minyatür hareketli kanattır. Yani atmosferik ortamda hareket eden kanatlar, profilleri ve eğimleri sayesinde uçağın itici gücü olan hava akışını oluşturur. Bu akışın gücü, spesifik profile ek olarak vidanın çapına ve dönme hızına da bağlıdır. Aynı zamanda, itmenin devirlere bağımlılığı ikinci dereceden ve çapa - hatta 4. güce kadar bağımlıdır. Genel itme formülü aşağıdaki gibidir: P = α * ρ * n 2 * D 4, burada:
- α, pervane itme katsayısıdır (kanatların tasarımına ve profiline bağlı olarak);
- ρ - hava yoğunluğu;
- n - vida devir sayısı;
- D - vida çapı.
Verilen formülle aynı vida teorisinden türetilen başka bir formülü karşılaştırmak ilginçtir. Bu, dönüşü sağlamak için gereken güçtür: T = Β * ρ * n 3 * D 5, burada Β, pervanenin hesaplanan güç faktörüdür.
Bu iki formülün karşılaştırılmasından, uçak pervanesinin hızının arttırılması ve pervanenin çapının arttırılmasıyla gerekli motor gücünün katlanarak arttığı açıktır. İtki seviyesi devirlerin karesi ve çapın 4'üncü kuvveti ile orantılı ise, gerekli motor gücü devirlerin küpü ve pervane çapının 5'inci gücü ile orantılı olarak artar. Motor gücü arttıkça ağırlığı da artar ve bu da daha fazla çekiş gücü gerektirir. Uçak endüstrisinde bir kısır döngü daha.
Pervanelerin özellikleri
Bir uçağa takılan herhangi bir pervane aşağıda verilen bir takım özelliklere sahiptir:
- Vida çapı.
- Geometrik vuruş (adım). Bu terim, bir pervanenin teorik olarak sert bir yüzeyi bir devirde keserken kat edeceği mesafeyi ifade eder.
- Yürüyüş, pervanenin bir devirde kat ettiği gerçek mesafedir. Açıkçası, bu değer hıza ve dönüş frekansına bağlıdır.
- Kanat açısı, düzlem ile pervanenin gerçek eğimi arasındaki açıdır.
- Bıçak şekli - modern bıçakların çoğu kılıç şeklinde, kavisli bir şekle sahiptir.
- Bıçak profili - her bıçağın kesiti kural olarak kanat şeklindedir.
- Bıçağın ortalama kirişi, ön ve arka kenarlar arasındaki geometrik mesafedir.
Aynı zamanda, bir uçak pervanesinin temel özelliği, itme gücü, yani ilk etapta ihtiyaç duyulan şey olmaya devam ediyor.
Avantajları
Tahrik olarak pervane kullanan uçaklar, turbojet "kardeşlerinden" çok daha ekonomiktir. Verimlilik ise jet uçakları için ulaşılamayacak bir değer olan %86’ya ulaşıyor. Geçen yüzyılın 70'li yıllarındaki petrol krizi sırasında onları tekrar hizmete sokan ana avantajları budur. Kısa uçuş mesafelerinde hız, verimlilikle karşılaştırıldığında kritik öneme sahip değildir; bu nedenle çoğu bölgesel havacılık uçağı pervaneyle çalıştırılır.
Kusurlar
Pervaneli bir uçağın dezavantajları da vardır. Öncelikle bunlar tamamen “kinetik” dezavantajlardır. Dönme sırasında, kendi kütlesine sahip olan uçak pervanesi, uçağın gövdesine etki eder. Örneğin bıçaklar saat yönünde dönüyorsa, gövde sırasıyla saat yönünün tersine dönme eğilimi gösterir. Pervane tarafından oluşturulan girdaplar, uçağın kanatları ve kuyruğu ile aktif olarak etkileşime girerek sağa ve sola farklı akışlar oluşturarak uçuş yolunun istikrarını bozar.
Ve son olarak, dönen pervane bir tür jiroskoptur, yani konumunu koruma eğilimindedir, bu da uçağın uçuş yolunu değiştirmesini zorlaştırır. Uçak pervanesinin bu dezavantajları uzun zamandır bilinmektedir ve tasarımcılar, gemilerin tasarımına veya kontrol yüzeylerine (dümenler, rüzgarlıklar vb.) Belirli bir asimetri getirerek bunlarla mücadele etmeyi öğrenmişlerdir. Adil olmak gerekirse, jet motorlarının da benzer "kinetik" dezavantajlara sahip olduğunu, ancak biraz daha az olduğunu belirtmek gerekir.
Dezavantajları arasında, bir uçak pervanesinin çapının ve dönme hızının belirli sınırlara kadar artması, itme gücünde artış şeklinde bir etki yaratmayı bıraktığında, kilitleme etkisi adı verilen etki yer alır. Bu etki, kanatların belirli bölgelerinde yakın veya süpersonik hızlarda hava akışlarının ortaya çıkmasıyla ilişkilidir, bu da bir dalga krizi yaratır, yani hava ortamında şok dalgalarının oluşumu. Esasen ses sınırını aşıyorlar. Bu bakımdan pervaneli uçakların maksimum hızı 650-700 km/saat'i geçmiyor.
Belki de tek istisna, saatte 950 km'ye varan hızlara, yani neredeyse ses hızına ulaşan Tu-95 bombardıman uçağıydı. Motorlarının her biri, zıt yönlerde dönen iki koaksiyel pervaneyle donatılmıştır. Pervaneli uçaklarla ilgili son sorun, havacılık otoritelerinin gereksinimlerinin giderek daha katı hale geldiği gürültüdür.
sınıflandırma
Uçak pervanelerini sınıflandırmak için birçok seçenek vardır. Yapıldıkları malzemeye, bıçakların şekline, çaplarına, miktarlarına ve bir dizi başka özelliğe bağlı olarak gruplara ayrılırlar. Ancak en önemlisi bunların iki kritere göre sınıflandırılmasıdır:
- İlk olarak, pervaneler değişken hatveli ve sabit hatveli olarak gelir.
- İkincisi, çekme ve itme vidaları var.
Birincisi sırasıyla öne ve ikincisi arkaya monte edilir. İtici pervaneli bir uçak daha önce ortaya çıktı, ancak bir süre sonra unutuldu ve ancak nispeten yakın zamanda gökyüzünde yeniden ortaya çıktı. Bu düzenleme artık küçük uçaklarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Aynı anda hem çekme hem de itme bıçaklarıyla donatılmış oldukça egzotik seçenekler bile var. Arkasında pervane bulunan bir uçağın birçok avantajı vardır; en önemlisi daha yüksek aerodinamik kalitesidir. Ancak pervaneden kanada ilave hava akışının olmaması nedeniyle kalkış ve iniş özellikleri daha kötüdür.
Değişken hatveli pervaneler
Hemen hemen tüm modern orta ve büyük uçaklar değişken hatveli pervanelerle donatılmıştır. Kanatların geniş bir eğimi ile daha büyük bir itme kuvveti elde edilir, ancak motor devri oldukça düşükse hız kazanımı son derece yavaş olacaktır. Bu, daha yüksek viteslerde ilerlemeye çalıştığınızda bir arabadaki duruma çok benzer.
Yüksek hız ve küçük pervane eğimi, akışın durması ve itme kuvvetinin sıfıra düşmesi tehlikesi yaratır. Bu nedenle uçuş sırasında perde sürekli değişir. Artık bu otomatik olarak yapılıyor, ancak daha önce pilotun kendisinin bunu sürekli izlemesi ve eğim açısını manuel olarak ayarlaması gerekiyordu. Pervane eğimini değiştirme mekanizması, kanatları dönme eksenine göre istenilen derecede döndüren tahrik mekanizmalı özel burçlardan oluşur.
Rusya'da modern gelişme
Cihazların iyileştirilmesine yönelik çalışmalar hiç durmadı. Şu anda AB-112 uçağı için yeni bir pervane üzerinde testler yapılıyor. Il-112V hafif askeri nakliye uçaklarında kullanılacak. Bu, %87 verimliliğe, 3,9 metre çapa ve 1200 rpm dönüş hızına ve değişken pervane adımına sahip 6 kanatlı bir pervanedir. Yeni kanat profili geliştirilmiş ve tasarımı hafifletilmiştir.
Bir halkadaki pervane
Pervaneli kar motosikletleri, hava botları, uçaklar ve diğer araçların amatör tasarımcıları, genellikle pervaneli motor kurulumunun küçük boyutlarıyla kabul edilebilir itme kuvveti elde etme ikilemini çözerler. Pervanenin çapını arttırmadan itme kuvvetini arttırmanın bir yolu da kanat sayısını arttırmaktır. Böylece kanat sayısının 2'den 4'e çıkarılması pervane itme kuvvetinin %70-80 oranında artmasına neden olur. Ancak bu durumda pervanenin verimi düşeceğinden iki kat güçlü bir motora ihtiyaç duyulur. Motor gücünü artırmadan pervanenin statik itme kuvvetini arttırmanın bir yolu, bir halka eklentisi kullanmaktır. Bu durumda statik itme kuvveti 1,2 kat artar, bu da pervane çapındaki %30'luk bir artışa eşdeğerdir.
Dönen rotor kanatları havayı yakalar ve hareketin ters yönünde fırlatır. Vidanın önünde bir alçak basınç bölgesi, arkasında ise yüksek bir basınç bölgesi oluşturulur. Pervane kanatlarının dönmesi, dışarı attığı hava kütlelerinin çevresel ve radyal yönler almasına ve bu da pervaneye sağlanan enerjinin bir kısmının tüketilmesine neden olur.
Pervane-kılavuz nozul kompleksi, nozülün hareketiyle ilişkili bir takım spesifik avantajlara sahiptir:
1. Nozül profili çevresinde meydana gelen gelen akışın sirkülasyonu, kompleksin durağının bir kısmını nozulun üzerine kaydırarak vidayı boşaltır.
2. Kompleks eğik bir akışta çalıştığında, nozül, pervanenin önünde bir hız alanı oluşturarak onu pervaneyle neredeyse eş eksenli olarak hizalayarak içeri akış hızının değerini korur. Sonuç olarak, gelen akışın eğiminin pervane üzerinde çok az etkisi vardır.
3. Pervanenin faydalı hareketini belirleyen nozulsuz pervane kanatlarının basma ve emme taraflarındaki basınç farkı, kanatların uçlarındaki akış nedeniyle azalır (uçak kanadında olduğu gibi). Bir nozulun varlığı bu tür taşmaları önler, nihai kayıpları pratik olarak ortadan kaldırır ve böylece kompleksin verimliliğini arttırır.
Genel olarak kompleksin verimliliği, ek parçası olmayan bir vidanın verimliliğinden %20 daha yüksek olabilir.
Meme, pervaneyi kaplayan bir halkadır. Nozulun pervane ekseni boyunca kesitine, dışbükey yüzeyi pervaneye bakacak şekilde bir kanat profili verilmiştir (Şekil 1).
Hava akışının eğimi nedeniyle nozulun profili belirli bir hücum açısıyla akar. Sonuç olarak, bir kaldırma kuvveti Cy ve bir itme kuvveti P ortaya çıkar. Nozulun verimliliği, tahrik kompleksinin çalışma moduna önemli ölçüde bağlıdır. Bu nedenle, kalkış koşusu sırasında pervane, uçağın düşük hızında büyük bir itme kuvveti oluşturduğunda, nozül girişindeki akış eğimi oldukça büyüktür ve bu da kanatların boşaltılmasına yol açar. Nozulun düşük hızdaki profil direnci küçüktür. Ancak yüksek hızlarda akış eğimi azalır ve profil direnci keskin bir şekilde artar. Memenin etkinliği azalır.
Pervane kanadının ucu ile nozül arasındaki boşluk pervane yarıçapının %1-2'sidir. Daha büyük bir boşlukla, kompleksin verimliliği yaklaşık olarak nozülsüz bir vidanın verimliliğine karşılık gelir. Daha küçük bir boşlukla, karmaşık parçaların titreşimleri ve sıcaklık deformasyonları nedeniyle vidanın engellenmeden dönmesini sağlamak zordur.
Meme, motor üzerinde daha eşit bir yük oluşturur. Nozül, eğik akışın pervane üzerindeki zararlı etkilerini azaltarak, kanatlar ve pervane şaftı üzerindeki değişken yükleri azaltır ve yanal rüzgarlar sırasında bir tür damper görevi görür. Bağlantı aynı zamanda pervaneyi hasardan korumaya yarar ve geminin çalışmasını daha güvenli hale getirir.
Memenin hesaplanması oldukça karmaşıktır. Pervane hesaplamasında olduğu gibi pratikte çoğu zaman hesaplanan sonuçları vermez. Bu nedenle nozulu deneysel olarak seçmek daha kolaydır.
Aşağıda dört kanatlı bir tahrik sisteminin "halka içindeki pervane" parametrelerinin, ek parçaları olmayan iki ve dört kanatlı pervanelerle karşılaştırılması yer almaktadır.
|
F (halka) |
||||||
Motorun dönme enerjisinin bir kısmı pervaneyi döndürmek için harcanır ve hava direncinin üstesinden gelinmesi, jetin döndürülmesi vb. amaçlanır. Bu nedenle faydalı ikinci iş veya pervanenin faydalı çekiş gücü, hayır, daha az motor gücü olacak hayır, pervaneyi döndürmek için harcandı.
Yararlı çekiş gücünün pervane tarafından tüketilen güce (etkili motor gücü) oranına pervanenin performans katsayısı (verimlilik) adı verilir ve şu şekilde belirlenir: H . Formülle belirlenir
Pirinç. 11 Yak-52 ve Yak-55 uçaklarının M-14P motorunun güç özellikleri
Pirinç. 12 Uçuş hızına bağlı olarak mevcut güçteki değişim eğrisinin yaklaşık görünümü
Pirinç. 13 M-14P motorunun 1 - kalkış, 2 - nominal 1, 3 - nominal 2, 4 - seyir 1 modlarındaki irtifa özellikleri; 5 - seyir 2
Bir pervanenin verimliliği, pervanenin sevk gücüyle aynı faktörlere bağlıdır.
Verimlilik her zaman birden küçüktür ve en iyi pervaneler için 0,8...0,9'a ulaşır.
Yak-52 ve Yak-55 uçakları için mevcut etkin gücün uçuş hızına bağımlılığı Şekil 1'de gösterilmektedir. on bir.
Grafik Şek. 12'ye santralin güç karakteristiği denir.
V=0 olduğunda Np=0; uçuş hızında V=300 km/saat, Np= =275 hp. (Yak-52 uçağı için) ve V=320 km/h, Np=275 l. İle. (Yak-55 uçağı için), burada Np- gerekli güç.
Yükseklik arttıkça hava yoğunluğunun azalmasına bağlı olarak etkin güç azalır. Yak-52 ve Yak-55 uçakları için H uçuş yüksekliğine bağlı olarak değişimin karakteristiği Şekil 1'de gösterilmektedir. 13.
Pervanenin dönüş hızını azaltmak için motorda bir dişli kutusu kullanılır.
Azaltma derecesi, nominal modda kanatların uçları ses altı hava akışıyla dolaşacak şekilde seçilir.
DEĞİŞKEN HAREKETLİ VİDALAR
Sabit hatveli ve sabit hatveli pervanelerin dezavantajlarını ortadan kaldırmak için değişken hatveli pervane (VPS) kullanılır. VISH teorisinin kurucusu Vetchinkin'dir.
VIS İÇİN GEREKSİNİMLER:
VIS, tüm uçuş modlarında kanatların en uygun hücum açılarını ayarlamalıdır;
hız ve rakımların tüm çalışma aralığı boyunca motordan nominal gücü kesin;
Mümkün olan en geniş hız aralığında maksimum verimlilik değerini koruyun.
Pervane kanatları ya özel bir mekanizma ile kontrol edilir ya da pervaneye etki eden kuvvetlerin etkisi altında istenilen konuma ayarlanır. İlk durumda, bunlar hidrolik ve elektrikli pervanelerdir, ikincisinde ise aerodinamiktir.
Hidrolik vida- Pervane göbeğinde bulunan mekanizmaya sağlanan yağ basıncıyla kanat açısında bir değişiklik meydana gelen bir pervane.
Elektrikli vida- kanat açısının, kanatlara mekanik bir transmisyonla bağlanan bir elektrik motoruyla değiştirildiği bir pervane.
Aeromekanik pervane- kanat açısının aerodinamik ve merkezkaç kuvvetleriyle otomatik olarak değiştiği bir pervane.
Hidrolik VIS en yaygın kullanılanlardır. Değişken hatveli pervanelerdeki otomatik bir cihaz, uçuş modunu (hız, rakım) değiştirirken kanatların açısını eşzamanlı olarak değiştirerek pervanenin (motorun) belirtilen hızını sabit tutmak için tasarlanmıştır ve sabit hız kontrolörü (RPG) olarak adlandırılır. .
Pirinç. 14 V530TA-D35 değişken hatveli pervanenin farklı uçuş hızlarında çalıştırılması
RPO, kanat dönüş mekanizmasıyla birlikte pervane eğimini (kanatların açısını), pilotun VIS kontrol kolunu kullanarak ayarladığı devirlerin uçuş modu değiştiğinde değişmeden (ayarlanmış) kalacağı şekilde değiştirir.
Kanatlar en küçük adım açısına (küçük adım) ayarlandığında, motor şaftı üzerindeki etkin güç Ne, pervaneyi döndürmek için gereken güçten daha büyük olduğu sürece hızın korunacağı unutulmamalıdır.
İncirde. Şekil 14, VIS'in çalışmasının bir diyagramını göstermektedir.
Yatay uçuşta uçuş hızını kalkıştan maksimuma değiştirirken kanatların montaj açısı J minimum değerinden artar j dk maksimuma kadar j maksimum (büyük adım). Bu sayede bıçağın hücum açıları çok az değişir ve en uygun olanlara yakın kalır.
VIS'in kalkış sırasında çalışması, kalkış sırasında tüm motor gücünün kullanılması - en büyük itiş gücünün geliştirilmesi ile karakterize edilir. Bu, motorun maksimum hız geliştirmesi ve pervane kanadının her bir parçasının en az dönme direncine sahip olarak en büyük itme kuvvetini geliştirmesi koşuluyla mümkündür.
Bunu yapmak için, pervane kanadının her bir elemanının kritik değere yakın hücum açılarında fakat hava akışını durdurmadan çalışması gerekir. İncirde. 14 ve bıçağın kalkıştan önceki saldırı açısının olduğu açıktır. (V=0) hızda hava akışı nedeniyle D.V. bıçak açısından fmin miktarı kadar biraz farklıdır. Bıçağın hücum açısı maksimum kaldırma kuvvetine karşılık gelir.
Bu durumda dönme direnci, pervaneyi döndürmek için harcanan güç ile etkin motor gücünün karşılaştırıldığı ve hızın değişmediği bir değere ulaşır. Hız arttıkça pervane kanatlarının hücum açısı azalır (Şekil 14, b). Dönmeye karşı direnç azalır ve pervane hafifler. Motor devrinin artması gerekir ancak RPO, kanatların hücum açısını değiştirerek bunları sabit tutar. Uçuş hızı arttıkça kanatlar daha büyük bir açıya döner j ortalama .
Maksimum hızda uçarken VIS aynı zamanda maksimum itme kuvveti sağlamalıdır. Maksimum hızda uçarken kanatların eğim açısının sınırlayıcı bir değeri vardır pmax (Şekil 14, c). Sonuç olarak, uçuş hızı değiştiğinde kanadın hücum açısı değişir; uçuş hızı azaldığında hücum açısı artar - pervane ağırlaşır; uçuş hızı arttığında hücum açısı azalır - pervane hafifler. . RPO, pervane kanatlarını otomatik olarak uygun açılara hareket ettirir.
Uçuş irtifası arttıkça motor gücü azalır ve RPO, motorun çalışmasını kolaylaştırmak için kanatların açısını azaltır ve bunun tersi de geçerlidir. Sonuç olarak RPO, uçuş irtifasındaki değişikliklerle motor devrini sabit tutar.
İniş yaklaşması sırasında pervane, kalkış hızına karşılık gelen küçük bir eğime ayarlanır. Bu, pilotun iniş süzülme yolunda çeşitli manevralar yaparken hızı maksimuma çıkarırken kalkış motoru gücü elde etmesini mümkün kılar.
G. V. Makhotkin
Pervane tasarımı
Hava pervanesi sığ ve büyümüş sularda çalışan yüksek hızlı deniz taşıtlarının yanı sıra kar, buz ve suda çalışması gereken amfibi kar motosikletleri için vazgeçilmez bir tahrik cihazı olarak ün kazanmıştır. Halihazırda hem yurt içinde hem de yurt dışında hatırı sayılır bir deneyim birikmiştir. pervane kullanımı yüksek hızlı küçük gemiler ve amfibiler üzerinde. Böylece, 1964 yılından bu yana, amfibi kar motosikletleri ülkemizde (Şekil 1) adını taşıyan Tasarım Bürosu tarafından seri olarak üretilmekte ve işletilmektedir. A. N. Tupolev. Amerika Birleşik Devletleri'nde, Amerikalıların dediği gibi onbinlerce hava botu Florida'da işletiliyor.
Pervaneli yüksek hızlı, sığ taslaklı bir motorlu tekne yaratma sorunu amatör gemi yapımcılarımızın ilgisini çekmeye devam ediyor. Onlar için en erişilebilir güç 20-30 hp'dir. İle. Bu nedenle, tam olarak bu gücün beklendiği bir hava tahrik cihazı tasarlamanın ana konularını ele alacağız.
Pervanenin geometrik boyutlarının dikkatli bir şekilde belirlenmesi, motor gücünün tam olarak kullanılmasına ve mevcut güç için maksimuma yakın bir itme kuvveti elde edilmesine olanak sağlayacaktır. Bu durumda, yalnızca tahrik sisteminin verimliliğinin değil, aynı zamanda doğrudan çevresel hızların değeriyle belirlenen gürültü seviyesinin de büyük ölçüde bağlı olduğu pervane çapının doğru seçimi özellikle önemli olacaktır.
İtiş gücünün hıza bağımlılığı üzerine yapılan çalışmalar, 25 hp gücünde bir pervanenin yeteneklerinin gerçekleştirilebileceğini ortaya koydu. İle. çapı yaklaşık 2 m olmalıdır En düşük enerji maliyetini sağlamak için havanın daha geniş kesit alanına sahip bir jetle geri atılması gerekir; bizim özel durumumuzda pervanenin süpürdüğü alan yaklaşık 3 m² olacaktır. Gürültü seviyesini azaltmak için pervane çapının 1 m'ye düşürülmesi, pervanenin süpürdüğü alanı 4 kat azaltacak ve bu, jet hızının artmasına rağmen palamarlardaki itme kuvvetinin %37 oranında düşmesine neden olacaktır. . Ne yazık ki, itme gücündeki bu azalma, kanatların eğimi, sayısı veya genişliği ile telafi edilemez.
Hız arttıkça çapın küçültülmesinden kaynaklanan çekiş kaybı azalır; Böylece artan hızlar daha küçük çaplı vidaların kullanılmasına olanak sağlar. Bağlamalarda maksimum itme kuvveti sağlayan 1 ve 2 m çapındaki vidalar için 90 km/saat hızda itme değerleri eşit olur. Çapı 2,5 m'ye çıkarmak, bağlama halatlarındaki itme kuvvetini artırırken, 50 km/saat'in üzerindeki hızlarda itme kuvvetinde yalnızca hafif bir artış sağlar. Genel olarak, her çalışma hızı aralığı (belirli bir motor gücünde) kendi optimum pervane çapına sahiptir. Sabit hızda güç arttıkça verimlilik için en uygun çap artar.
Şekil 2'den aşağıdaki gibi. 2 grafikte, 1 m çapındaki bir pervanenin itme kuvveti, 55 km/saatin üzerindeki hızlarda su pervanesi (standart) dıştan takmalı motor "Neptune-23" veya "Privet-22"nin itme kuvvetinden daha büyüktür ve bir pervane 2 m çapında - halihazırda 30-35 km/saatin üzerindeki hızlarda. Hesaplamalar, 2 m çapında pervaneye sahip bir motorun 50 km/saat hızda kilometre yakıt tüketiminin, en ekonomik dıştan takma motor olan “Privet-22”ye göre %20-25 daha az olacağını göstermektedir.
Verilen grafiklere göre pervane elemanlarının seçilme sırası aşağıdaki gibidir. Pervanenin çapı, pervane şaftı üzerinde belirli bir güçte bağlama halatları üzerinde gerekli itme kuvvetine bağlı olarak belirlenir. Nüfusun yoğun olduğu bölgelerde veya gürültü kısıtlamalarının olduğu bölgelerde bir motorlu teknenin çalışması bekleniyorsa, kabul edilebilir (günümüz için) gürültü seviyesi çevresel hıza - 160-180 m/s - karşılık gelecektir. Bu koşullu norm ve pervanenin çapına göre maksimum devir sayısını belirledikten sonra motor milinden pervane miline dişli oranını belirleyeceğiz.
2 m'lik bir çap için, gürültü seviyesi açısından izin verilen hız yaklaşık 1500 rpm olacaktır (1 m'lik bir çap için - yaklaşık 3000 rpm); Böylece, 4500 rpm motor devrinde dişli oranı yaklaşık 3 olacaktır (1 m çap için - yaklaşık 1,5).
Şekil 2'deki grafiği kullanarak. 3 Pervane çapı ve motor gücü zaten seçilmişse, pervane itme miktarını belirleyebilirsiniz. Örneğimiz için, en fazla mevcut güce sahip olan motor seçildi - 25 bg. s. ve vidanın çapı 2 m'dir Bu özel durum için itme değeri 110 kg'dır.
Güvenilir dişli kutularının eksikliği belki de aşılması gereken en ciddi engeldir. Kural olarak, amatörler tarafından el sanatları koşullarında yapılan zincir ve kayış tahriklerinin güvenilmez olduğu ve verimliliği düşük olduğu ortaya çıkıyor. Doğrudan motor miline zorunlu kurulum, çapın azaltılması ihtiyacına yol açar ve sonuç olarak tahrik ünitesinin verimliliği azalır.
Kanat genişliğini ve eğimini belirlemek için Şekil 1'de verilen nomogramı kullanmalısınız. 4. Yatay sağ ölçekte, pervane şaftındaki güce karşılık gelen noktadan, pervanenin daha önce bulunan çapına karşılık gelen eğri ile kesişene kadar dikey bir çizgi çizin. Kesişme noktasından, sol dönüş ölçeğinde yer alan bir noktadan çizilen dikey bir çizgiyle kesişme noktasına yatay bir çizgi çiziyoruz. Ortaya çıkan değer, tasarlanan pervanenin kaplama miktarını belirler (uçak üreticileri, kanat genişlikleri toplamının çapa oranına kaplama adını verir).
İki kanatlı pervaneler için kapsama alanı, kanat genişliğinin pervane yarıçapı R'ye oranına eşittir. Kapsama değerlerinin üstünde, optimum pervane eğimlerinin değerleri bulunur. Örneğimiz için şunu elde ettik: kapsama alanı σ=0,165 ve bağıl adım (adımın çapa oranı) h=0,52. 1 m çapındaki vida için σ=0,50 m ve h=0,65. 2 m çapındaki bir pervane, kapsama alanı az olduğundan kanat genişliği %16,5 R olan 2 kanatlı olmalıdır; 1 m çapındaki bir pervane, kanat genişliği 50:3 = %16,6 R olan 6 kanatlı veya kanat genişliği 50:2 = %25 R olan 4 kanatlı olabilir. Kanat sayısının arttırılması, kanat genişliğini daha da azaltacaktır. gürültü seviyesi.
Makul bir doğruluk derecesi ile pervane eğiminin kanat sayısına bağlı olmadığını varsayabiliriz. Genişliği %16,5 R olan ahşap bir bıçağın geometrik boyutlarını sunuyoruz. Tüm boyutlar Şekil 1'deki çizimdedir. 5 yüzde yarıçap olarak verilmiştir. Örneğin, D bölümü %60 R'de bulunan %16,4 R'dir. Bölüm akoru 10 eşit parçaya bölünmüştür, yani her biri %1,64 R; ayak parmağı %0,82 R'yi geçer. Milimetre cinsinden profil koordinatları, yarıçapın her bir koordinata karşılık gelen yüzde değeriyle, yani 1,278 ile çarpılmasıyla belirlenir; 1.690; 2,046 ... 0,548.
