Elice de aer
Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 17 iunie 2022; verificările necesită 2 modificări .O elice (elice) ( ing. elice , de la elice - „drive forward” [1] ) este o elice cu pale care creează forță în timpul rotației prin aruncarea aerului înapoi cu o oarecare viteză suplimentară [2] , antrenată de motor și transformând cuplul motorului forta de tractiune .
Elicele care îndeplinesc (pe lângă funcțiile de propulsie) funcții suplimentare sau de altă natură au denumiri speciale: rotor , rotor principal, rotor principal ( aeronave cu aripi rotative ), rotor de coadă , fenestron , rotor , ventilator , generator eolian , propfan .
Elicea este folosită ca elice pentru avioane ( avioane , autogire , ciclogire (ciclocoptere) și elicoptere cu motoare cu piston și turbopropulsoare ), precum și în aceeași capacitate pentru ekranoplanuri , snowmobile , planoare și aeroplane .
În autogire și elicoptere, elicea este folosită și ca rotor principal , iar în elicoptere este folosită și ca rotor de coadă.
Elicea care funcționează ca elice, în combinație cu motorul, formează o unitate de elice (VMU), care face parte din centrala electrică .
Specificații
Palele elicei , care se rotesc, captează aerul și îl aruncă în direcția opusă mișcării. O zonă de presiune scăzută este creată în fața șurubului și o presiune crescută în spatele șurubului.
- În funcție de metoda de utilizare, elicele sunt împărțite în tragere și împingere (primele sunt situate în fața motorului, a doua în spate)
- În funcție de posibilitatea de a schimba pasul palelor, elicea se împarte în elice cu pas fix și variabil .
Factorii determinanți sunt diametrul și pasul șurubului . Pasul șurubului corespunde distanței imaginare pe care șurubul se va deplasa, înșurubând într-un mediu incompresibil într-o singură rotație. Există elice cu capacitatea de a schimba pasul atât la sol, cât și în zbor. Acestea din urmă s-au răspândit la sfârșitul anilor 1930 și sunt utilizate pe aproape toate aeronavele (cu excepția unora ultraușoare) și elicoptere. În primul caz, schimbarea pasului este utilizată pentru a crea mai multă forță într-o gamă largă de turații la turații motorului ușor schimbătoare (sau neschimbate), corespunzătoare puterii sale maxime, în al doilea - din cauza imposibilității unei schimbări rapide a turației rotorului principal .
Rotirea palelor elicei are ca rezultat un efect de rotire asupra aeronavei, ale cărui cauze sunt următoarele:
- Momentul reactiv al elicei . Orice elice, care se rotește într-o direcție, tinde să rotească avionul sau să rotească elicopterul în direcția opusă. Din această cauză apare asimetria în controlul lateral al aeronavei. De exemplu, o aeronavă cu o elice pentru stânga face virajele, răsturnările și rostogolirea spre dreapta mult mai ușor și mai rapid decât spre stânga. Același moment de jet este unul dintre motivele virajului necontrolat al aeronavei în lateral la începutul alergării .
- Răsucirea jetului elicei . Elicea învârte fluxul de aer, ceea ce provoacă, de asemenea, un flux de aer asimetric al avioanelor și suprafețelor de coadă pe dreapta și stânga, o ridicare diferită a aripii pe dreapta și stânga și o diferență în fluxul de aer al suprafețelor de control. Asimetria fluxului este clar vizibilă în lucrările chimice aeriene atunci când se observă mișcarea substanței pulverizate
- Momentul giroscopic al elicei . Orice corp care se rotește rapid are un moment giroscopic ( efect de vârf ), care constă în dorința de a-și menține poziția în spațiu. Dacă înclinați forțat axa de rotație a giroscopului în orice direcție, de exemplu, în sus sau în jos, atunci nu numai că va contracara această abatere, ci va merge în direcția perpendiculară pe efect, adică, în acest caz, pentru a dreapta sau stânga. Deci, atunci când unghiul de înclinare se schimbă în zborul constant, aeronava va tinde să-și schimbe în mod independent cursul, iar la începutul virajului, aeronava tinde să schimbe independent unghiul de înclinare.
- Momentul cauzat de curgerea asimetrică în jurul elicei. În zbor, axa elicei este deviată din direcția fluxului care se apropie de unghiul de atac. Acest lucru duce la faptul că lama descendentă curge în jur la un unghi de atac mai mare decât cea ascendentă. Partea dreaptă a elicei va genera mai multă forță decât partea stângă. Astfel, va fi creat un moment de viciune la stânga. Acest moment va avea cea mai mare valoare la modul maxim de funcționare a motorului și unghiul maxim de atac
Toate cele 4 motive pentru viraj - momentul reactiv, acțiunea jetului, momentul giroscopic și fluxul asimetric în jurul elicei, acționează întotdeauna într-o singură direcție, cu o elice de rotație la stânga rotesc aeronava spre dreapta și cu un elice de rotație la dreapta - la stânga. Acest efect este deosebit de pronunțat la aeronavele puternice cu 1 motor în timpul decolării, când aeronava se mișcă cu o viteză scăzută înainte și eficiența cârmelor aeriene este scăzută. Odată cu creșterea vitezei, momentul de viraj slăbește din cauza creșterii accentuate a eficienței cârmelor.
Pentru a compensa momentul de viraj, toate aeronavele sunt făcute asimetrice, cel puțin ele deviază cârma de la axa centrală de construcție a aeronavei.
Pe lângă efectul giroscopic, două dintre aceste 3 dezavantaje sunt lipsite de elice coaxiale .
Momentul cu reacție și giroscopic este, de asemenea, inerent tuturor motoarelor cu turboreacție și este luat în considerare în proiectarea aeronavei. Pentru a compensa momentul reactiv al elicei elicopterului , este necesar să folosiți un rotor de coadă care împiedică rotirea fuzelajului sau să folosiți mai multe rotoare (de obicei 2).
Eficiență
Eficiența ( Eficiența ) unei elice este raportul dintre puterea utilă consumată pentru a depăși rezistența la mișcare a unei aeronave și puterea motorului. Cu cât randamentul este mai aproape de 1, cu atât puterea motorului este consumată mai eficient și cu atât viteza sau capacitatea de încărcare este mai mare, cu același raport putere- greutate .
Pozitive și negative
Eficiența elicelor moderne ajunge la 82-86%, ceea ce le face foarte atractive pentru designerii de aeronave. Avioanele cu turbopropulsoare sunt mult mai economice decât aeronavele cu motoare cu reacție . Cu toate acestea, elicea are și unele limitări, atât constructive, cât și operaționale. Unele dintre aceste restricții sunt descrise mai jos.
- „Efect de blocare”. Acest efect apare fie cu o creștere a diametrului elicei, fie cu o creștere a vitezei de rotație și se exprimă în absența unei creșteri a forței cu creșterea puterii transmise elicei. Efectul este asociat cu apariția pe palele elicei a secțiunilor cu flux de aer transonic și supersonic (criza valurilor).
Acest fenomen impune restricții semnificative asupra caracteristicilor tehnice ale aeronavelor cu o centrală cu elice. În special, aeronavele moderne cu elice, de regulă, nu pot atinge viteze mai mari de 650-700 km/h. Cea mai rapidă aeronavă cu elice, bombardierul Tu-95, are o viteză maximă de 920 km/h, unde problema efectului de blocare a fost rezolvată prin utilizarea a 2 elice coaxiale cu palete de dimensiuni acceptabile care se rotesc în direcții opuse. - Zgomot crescut . Nivelul de zgomot al aeronavelor moderne este în prezent reglementat de standardele ICAO . O elice de design clasic nu se încadrează în aceste standarde. Noile tipuri de elice cu lame de sabie creează mai puțin zgomot, dar astfel de lame sunt foarte complexe și costisitoare de fabricat.
Istorie
Ideea unei elice vine de la șurubul arhimedean .
Se cunoaște un desen de Leonardo Da Vinci care înfățișează un prototip de elicopter cu rotor principal . Șurubul arată în continuare ca Arhimede.
În iulie 1754, Mihail Lomonosov a demonstrat un model de aerodrom. Pe el, lamele sunt deja turtite, ceea ce le apropie de aspectul modern. Se crede că Lomonosov a folosit imaginea unei jucării chinezești pentru copii - un elicopter din bambus .
Evoluții promițătoare
Proiectanții de avioane merg la anumite trucuri tehnice, astfel încât un dispozitiv de propulsie atât de eficient precum o elice să-și găsească loc pe aeronava viitorului.
- Depășirea efectului de blocare. Pe cel mai puternic motor turbopropulsor NK-12 din lume, cuplul centralei este împărțit între două elice coaxiale care se rotesc în direcții diferite.
- Utilizarea lamelor de sabie. O elice cu mai multe pale cu lame subțiri în formă de sabie vă permite să întârziați criza valurilor și, prin urmare, să creșteți viteza maximă de zbor. O astfel de soluție tehnică este implementată, de exemplu, pe propfanul coaxial SV-27 pentru aeronava AN-70
- Dezvoltarea elicelor supersonice. Aceste evoluții au loc de mulți ani, dar nu vor duce la implementare tehnică reală. Lama unei elice supersonice are o formă extrem de complexă, ceea ce face dificilă calcularea puterii acesteia. În plus, elicele supersonice experimentale s-au dovedit a fi foarte zgomotoase.
- Rotor . Concluzia elicei în inelul aerodinamic. O direcție foarte promițătoare, deoarece permite reducerea fluxului final în jurul lamelor, reducerea zgomotului și creșterea siguranței (protejând oamenii de răniri). Cu toate acestea, greutatea inelului în sine servește ca factor limitativ pentru adoptarea pe scară largă a unei astfel de soluții de proiectare în aviație. Dar pe motociclete de zăpadă, hidroavioane, aeroplane și avioane, rotorul poate fi văzut destul de des
- ventilator . La fel ca un rotor, este închis într-un inel, dar, în plus, are o paletă de ghidare de intrare și uneori de ieșire. Paleta de ghidare este un sistem de lame fixe (stator) care vă permite să reglați fluxul de aer care intră în rotorul ventilatorului și, prin urmare, să creșteți eficiența acestuia. Folosit pe scară largă în motoarele de avioane moderne
Vezi și
Literatură
- Elice // Marea Enciclopedie Sovietică : [în 30 de volume] / cap. ed. A. M. Prohorov . - Ed. a 3-a. - M . : Enciclopedia Sovietică, 1969-1978.
- elice // Enciclopedia „Tehnica”. . — 2006. . // Enciclopedia „Tehnica”. — M.: Rosman. 2006.
- elice // Enciclopedia „Tehnica”. . — 2006. . // Aviație: Enciclopedie. - M .: Marea Enciclopedie Rusă. Redactor-șef G. P. Svișciov. 1994.
Note
- ↑ Mic Dicţionar Academic . Arhivat din original pe 21 decembrie 2021.
- ↑ Marele Dicționar Politehnic Enciclopedic .
 Dicționare și enciclopedii | |
|---|---|
| În cataloagele bibliografice |
|