 | Эта статья включает в себя список ссылок , связанных материалов или внешних ссылок , но ее источники остаются неясными, поскольку в ней отсутствуют встроенные цитаты . ( Июль 2009 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Винт с постоянной скоростью - это воздушный винт с регулируемым шагом, который автоматически изменяет шаг лопастей для поддержания выбранной скорости вращения. Выдаваемая мощность пропорциональна арифметическому произведению скорости вращения и крутящего момента ( радиан в секунду × крутящий момент ), а при работе винта упор делается на крутящий момент. Работа лучше подходит для современных двигателей, особенно с наддувом и газотурбинных двигателей.
Операция [ править ]
Пропеллер летательного аппарата работает как источник тяги, который преодолевает сопротивление, действующее на самолет. Он также может частично преодолевать вес самолета, вызывая набор высоты.
Когда летательный аппарат находится в неподвижном состоянии с вращающимся винтом (в спокойном воздухе), воздух проходит мимо узкой передней кромки винта. Это наиболее эффективная конфигурация, поскольку силы сопротивления пропеллера действуют через его край. Когда самолет начинает двигаться вперед, воздушный поток начинает давить на переднее более широкое сечение пропеллера, создавая большее сопротивление.
Пропеллер с постоянной скоростью может частично вращаться вдоль самой длинной оси лопасти, поглощая больший поток воздуха по сравнению с самолетом, позволяя винту сохранять наиболее эффективную ориентацию относительно воздушного потока вокруг него. Это уравновешивает компромисс, который гребные винты фиксированного шага должны делать между высокими взлетными характеристиками и высокими крейсерскими характеристиками.
Меньший угол атаки требует наименьшего крутящего момента, но наибольших оборотов в минуту , потому что винт не перемещает много воздуха при каждом обороте. Это похоже на автомобиль, работающий на пониженной передаче . Когда автомобилист достигает крейсерской скорости, они замедляют двигатель, переключаясь на более высокую передачу, при этом обеспечивая достаточную мощность для движения автомобиля. В самолете это достигается за счет увеличения угла атаки винта. Это означает, что пропеллер перемещает больше воздуха за один оборот и позволяет двигателю вращаться медленнее при перемещении эквивалентного объема воздуха, таким образом поддерживая скорость.
Первые попытки создания гребных винтов с постоянной скоростью были названы винтами с противовесом, которые приводились в движение механизмами, работающими за счет центробежной силы . Их работа идентична регулятору Уоттса, который используется для ограничения скорости паровых и больших дизельных двигателей . Эксцентриковые грузы устанавливались возле спиннера или внутри него, удерживаясь пружиной. Когда винт достиг определенного числа оборотов в минуту, центробежная сила заставляла грузы качаться наружу, что приводило в движение механизм, который крутил винт до более крутого шага. Когда винт замедляется, частота вращения уменьшается настолько, чтобы пружина толкала грузы обратно, перестраивая винт на меньший шаг.
В более новых моделях гребных винтов с постоянной частотой вращения масло прокачивается через вал гребного винта, чтобы надавить на поршень, который приводит в действие механизм для изменения шага. Расход масла и шаг регулируются с помощью регулятора, состоящего из пружины спидера , грузиков и пилотного клапана.. Натяжение пружины спидера регулируется рычагом управления воздушным винтом, который устанавливает число оборотов в минуту. Регулятор будет поддерживать эту настройку оборотов до тех пор, пока не возникнет состояние превышения или понижения скорости двигателя. Когда возникает условие превышения скорости, гребной винт начинает вращаться быстрее, чем желаемое значение частоты вращения. Это произойдет при снижении самолета и увеличении скорости полета. Грузики начинают вытягиваться наружу из-за центробежной силы, которая еще больше сжимает пружину спидера. При этом поршень движется вперед, позволяя управляющему клапану открыться и маслу вытекать из масляного поддона.в хаб. Это увеличение давления масла увеличит угол наклона гребного винта, что приведет к его замедлению до желаемых оборотов. Когда возникает пониженная скорость, например, при наборе высоты с потерей скорости, происходит прямо противоположное. Скорость полета уменьшается, в результате чего винт замедляется. Это приведет к смещению грузиков внутрь из-за недостатка центробежной силы, и пружина спидера будет ослаблена. Когда это происходит, поршень будет двигаться в противоположном направлении, заставляя управляющий клапан пропускать масло из ступицы обратно в масляный поддон. Угол лопасти гребного винта теперь уменьшится до меньшего шага, позволяя гребному винту вернуться к желаемой скорости вращения. Этот процесс обычно происходит часто во время полета.
Практически все высокопроизводительные воздушные суда с пропеллером имеют пропеллеры с постоянной скоростью, поскольку они значительно улучшают топливную экономичность и характеристики, особенно на большой высоте.
Установки постоянной скорости [ править ]
Блок постоянной скорости (CSU) или регулятор гребного винта - это устройство, установленное на одном из этих гребных винтов для автоматического изменения его шага с целью поддержания постоянной скорости вращения двигателя. Большинство двигателей развивают максимальную мощность в узком диапазоне скоростей. Можно сказать, что CSU для самолета - это то же самое, что вариатор для автомобиля: двигатель может работать на оптимальной скорости независимо от того, с какой скоростью самолет летит по воздуху. Появление CSU имело еще одно преимущество: оно позволило разработчикам авиационных двигателей упростить системы зажигания; автоматическое опережение искры, наблюдаемое в двигателях автомобилей, упрощается в двигателях самолетов.
Для изменения высоты тона используются три метода. Давление моторного масла - это обычный механизм, используемый в коммерческих самолетах, а также в двигателях Continental и Lycoming, установленных на легких самолетах. Альтернативно или дополнительно центробежные грузы могут быть прикреплены непосредственно к гребному винту, как на Яковлеве Як-52 . Небольшие современные двигатели с CSU, такие как Rotax 912 , могут использовать либо традиционный гидравлический метод, либо электрический механизм управления шагом. Пилоту требуется дополнительная подготовка и, в большинстве юрисдикций, официальное согласие, прежде чем ему будет разрешено управлять самолетом, оснащенным CSU. CSU не разрешается устанавливать на самолетах, сертифицированных в соответствии с правилами для легких спортивных самолетов в Соединенных Штатах.
См. Также [ править ]
- Винт изменяемого шага - винт, шаг лопастей которого выбирается пилотом вручную.
Ссылки [ править ]
- http://www.pilotfriend.com/aero_engines/aero_eng_dvmt.htm , Кимбл Д. Маккатчеон
