Jaké jsou výhody více než 4 vrtulí?

22

Slyšel jsem, že vrtule s více než čtyřmi lopatkami nejsou tak účinné jako 4 nebo méně lopatek kvůli nižším tahům, které mohou být důsledkem interferenčních proužků. Ale vidím ATR-42/72 a mají 6 nožů. Jaké jsou důvody a výhody tohoto rozvržení?

    
dané SMS von der Tann 19.11.2015 01:13

2 odpovědi

30

Máte pravdu, více čepele jsou špatné pro efektivitu (klikněte na odkaz pro definici). V ideálním případě by vrtule měla mít pouze jednu břit . Každé další ostří způsobí poruchy, které ruší proudění na ostatních nožnicích.

Když se zvýší výkon motoru, měla by také roste oblast vrtulového kotouče, ale tento růst je omezen výslednou rychlostí lopatek. Jakmile se rychlost proudění stane nadzvukovou, tah v této sekci čepele se zvětší bez odpovídajícího nárůstu tahu. Abychom tomu zabránili, další nejlepší možností je zvýšit poměr pevnosti vrtule nazývaný také poměr aktivity . To se provádí buď se zvyšujícím se čepelím nebo s počtem lopatek.

Nedělejte si chybu, je to špatné pro efektivitu. Ale pokud je k dispozici dostatek energie, přidání dalších čepelí je nejlepší způsob, jak tuto sílu motoru přeměnit na tah.

Vezměte Supermarine Spitfire:

  • Prototyp, který byl poháněn systémem Rolls-Royce PV-12 o výkonu 1030 hp, měl dvojitý vrtulový pohon
  • Z modelu Mk II byla navržena vrtulová vrtule, která vyhovuje zvyšujícímu se výkonu motoru RR Merlin (1,470 koní pro Spitfire Mk V).
  • S Mk IX bylo potřeba vrtule se čtyřmi lopatkami pro 1,575 koní z přeplňovaného motoru Merlin 61.
  • Z silnějšího Rolls-Royce Griffona z Mk XII vyrobila vrtulka s pěti lopatkami nezbytné. Výkon motoru se zvýšil z 1735 koní na 2300 koní u poslední varianty Mk XXIV.

SupermarineSpitfiresmotoremRolls-RoyceGriffon(obrázek zdroj )

Nižší otáčky umožňují zvýšit svůj průměr, ale zatímco rychlost hrotu klesne o méně než snížení rychlosti vrtu (po tom všem, rychlost letu by se neměla měnit), dostupný tah z této vrtule klesne o čtverec snížení rychlosti, jelikož tlak je úměrný dynamickému tlaku na lopatkách. A vytáhnete jen z obvodové zlomky místní rychlosti na čepelí; rychlost letu se zde nepočítá a nepomáhá zmírnit snížení. Důsledkem: Nemůžete vrtule zvětšit a otáčet jej pomaleji pro danou sílu.

Extrémním příkladem pro vrtuli s vysokým podílem aktivity je Aerosila SV-27 a> protiproudovou vrtule propanového motoru D-27 , který napájí Antonov An-70 :

SV-27vrtulkynapřístrojiAn-70(obrázek zdroj ). Osmi lopatkami na předním disku a šesti vzadu, které běží pouze 1200 ot / min. Aby se snížily účinky Mach, mají všechny lopatky špičku a hluboký tón.

Toto může být doplněno pouze o něco jako #. Turbofan, jinými slovy.

    
odpověděl 19.11.2015 08:53
13

Nejprve musíme definovat efektivitu. V případě vrtule můžeme definovat účinnost jako poměr výkonu výstupu (schopnost vrtule produkovat daný tlak při dané rychlosti) a vstupní výkon (tj. Hřídelový výkon motoru).

Všechna ostatní zůstávají konstantní, účinnost vrtule klesá, protože počet lopatek se zvětšuje kvůli aerodynamickým důvodům (jako je rušení). Pokud se však výkon motoru zvětší, vrtule by mělo být schopno "absorbovat"; tj. přenášet výkon motoru na tok vzduchu procházející vrtulovým kotoučem, přidávat energii a generovat tah.

Pokud se zvýší výkon motoru, existuje několik způsobů, jak ho vrtulníky absorbovat, z nichž každý má vlastní podíl na emisích:

  • Zvětšení úhlu náběhu , tj. rozteč lopatky - Úhel rozteče se obvykle nastaví na hodnotu, kde je optimální aerodynamická účinnost. Změna může způsobit neúčinnost čepele.

  • Zvýšení průměru kotouče Příčiny dvou hlavních problémů - delší lopatky znamenají více špičkových rychlostí, což zvyšuje tah po dosažení transonických rychlostí; také delší lopatky znamenají delší přistávací zařízení pro volný vůz nebo větší vzdálenost mezi dvěma vrtulemi a / nebo trupem. Tato zvýšená strukturní váha je nepřijatelná, protože vede k začarovanému cyklu. Extrémním případem je F4U Corsair, který měl invertované rackové křídlo pro uložení obrovské vrtule se třemi lopatkami, potřebné pro extrémně výkonný motor.

  • Zvyšte otáčky Problém je opět v rychlosti špičky, která může výrazně zvýšit přetahování při vysokých rychlostech.

  • Redesign the blade with more camber Opět platí, že čepele mají obvykle optimální aerodynamickou účinnost; zvýšení klenutí může vést k méně účinným čepelům.

  • Zvětšit akord Tím se zvyšuje pevnost, zlepšuje se účinnost; což vede k většímu rušení mezi noži, což je opět špatné.

  • Zvyšte počet čepelí Toto je obvykle řešení přijaté z výše uvedených důvodů. Lopatky se mohou stát neúčinnými, ale systém je schopen vytvářet více tahu s minimálním nárazem (např. Údržbou apod.). Jako Hartzell říká ,

...efficiency doesn’t propel the airplane, thrust does

Dobrý příklad účinku výkonu motoru na počet lopatek vrtulí lze vidět v případě Lockheed Martin C130 Hercules.

Původní model C-130A použil tři vrtulová vrtule, která absorbovala 4050 shp turbovrtulů Allison T56-9.

Zdroj:commons.wikimedia.org

Pozdějšímodelypoužívalyčtyřilopatkovévrtulovémotory,protoževýkonmotorubylzvýšenýna4590konívturbovrtulíchAllisonT56-A-15.

Zdroj:planespotters.net

C-130JSuperHerculesvyužívá6vrtulovýchvrtulí,kteréabsorbují4637konízturbovrtutiRolls-RoyceAE2100D3.

Zdroj:theaviationgroup.eu

Vextrémníchpřípadech,jakojeTu-95,muselabýtpoužitaprotiběžnávrtule,kteráabsorbovalaenergiizmotorů.

Zdroj: airplane-pictures.net

    
odpověděl 19.11.2015 12:18

Přečtěte si další otázky týkající se značek