| |
других родов авиации (бомбардировщики, разведчики и др.) ведут В. б. вынужденно,
применяя оборонительное маневрирование в сочетании с огнём бортового
оборонительного оружия и постановкой помех информационным средствам атакующего
самолёта.
Б. С. Левин.
воздушный винт — лопастной движители для преобразования крутящего момента
двигателя в тягу винта. Устанавливается на самолётах, винтокрылах, аэросанях,
аппаратах на воздушной подушке, экранопланах и т. д.
В. в. подразделяются; по способу установки лопастей — на винты неизменяемого,
фиксированного и изменяемого шага (могут быть флюгерными или
флюгерно-реверсивными); по механизму изменения шага — с механическим,
электрическим или гидравлическим приводом; по схеме работы — прямой или
обратной схемы; по конструкции — на одиночные, соосные, двухрядные, В. в. в
кольце (рис. 1).
В. в. (рис. 2) состоит из лопастей (см. Лопасть винта), втулки и может также
включать механизм изменения шага винта. В. в. различаются диаметром D (0,5—6,
2 м) и числом лопастей k (2—12). Втулка служит для крепления лопастей и
передачи крутящего момента от вала двигателя. Механизм изменения шага
обеспечивает изменение угла установки лопастей в полёте.
У В. в. неизменяемого шага лопасти не поворачиваются вокруг своих осей. Лопасти
В. в. фиксированного шага могут быть установлены под необходимым углом перед
полётом, но во время работы они не поворачиваются. У В. в. изменяемого шага
можно изменять угол установки лопастей с помощью системы ручного управления или
автоматически с помощью регулятора частоты вращения. Регулятор поддерживает
заданную частоту вращения двигателя, управляя шагом посредством подачи масла
через систему каналов в соответствующие полости механизма управления В. в. с
гидравлическим приводом. У флюгерного В. в. лопасти могут устанавливаться по
потоку для уменьшения аэродинамического сопротивления при вынужденной остановке
двигателя в полёте (см. Флюгирование винта). Лопасти флюгерно-реверсивного В. в.
могут также устанавливаться в такое положение, когда при его вращении
создаётся отрицательная тяга, используемая на посадке для сокращения длины
пробега и маневрирования на земле (см. Реверсирование винта).
Механические и электрические механизмы изменения шага обладают большой
инерционностью и поэтому практически не используются. Наиболее распространены В.
в. с гидравлическим приводом. У В. в. с гидравлическим приводом прямой схемы
лопасти устанавливаются на малый шаг с помощью усилий, создаваемых давлением
масла, а на большой шаг — центробежными силами противовесов. Такие В. в.
применяются при мощностях двигателя до 2000 кВт. При мощностях свыше 2000 кВт
значительно возрастает масса противовесов, поэтому используются В. в. обратной
схемы, у которых лопасти устанавливаются на большой шаг с помощью усилий,
создаваемых давлением масла, а на малый шаг — центробежными силами самих
лопастей.
Одиночный винт имеет один ряд лопастей, соосный В. в. состоит из двух одиночных
винтов, установленных на соосных валах и вращающихся в противоположные стороны
(см. Соосный винт). Двухрядный В. в. состоит из двух одиночных винтов,
расположенных один за другим и вращающихся в одном направлении. В. в. в кольце
имеет профилированное кольцо, благодаря которому создастся дополнит тяга;
эффективен на малых скоростях (до 200 км/ч). Для уменьшения аэродинамического
сопротивления и потерь мощности на входе в двигатель на В. в. устанавливают
обтекатели (эллиптические, конические и др.), закрывающие втулку и прикомлевые
части лопастей. На В. в. могут размещаться противообледенительные системы.
К В. в. нового поколения относятся В. в. уменьшенного диаметра с большим числом
широких тонких саблевидных лопастей (рис. 3), которые необоснованно называются
винтовентиляторами.
В начальный период развития авиации В. в. изготовлялись главным образом из
древесины, а в последующие годы нашли применение другие конструкционные
материалы (сталь, титан, алюминиевый сплавы, композиционные материалы и др.).
Для оценки качества В. в. и сопоставления их между собой используются в
основном безразмерные тяга винта ? и мощность {{?}} = N/{{?}}n3D5 (N —
мощность двигателя, {{?}} — плотность воздуха, n — частота вращения винта) и
коэффициент полезного действия воздушного винта {{?}} = {{??}}/{{?}}({{?}} =
V/nD — относительная поступь винта, V — скорость полёта). Характеристики В. в.
определяют в лётных испытаниях, из исследований В. в. и их моделей в
аэродинамических трубах, а также теоретическим путем. При расчётах различают
2 случая; определение формы, размеров и числа лопастей по заданным значениям
{{?}}, {{?}} и {{?}} (прямая задача) и определение {{?}}, {{?}}, и {{?}} по
известной геометрии В. в. (обратная задача).
Впервые рассматривать лопасть В. в. как крыло предложил русский инженер С. К.
Джевецкий в 1892, он же в 1910 выдвинул гипотезу плоских сечений (каждое
сечение лопасти рассматривается как профиль крыла). Путём разложения (рис. 4)
подъёмной силы профиля dY и его сопротивления аэродинамического dX определяют
тягу dP и силу dQ сопротивления вращению рассматриваемого элемента лопасти, а
полные тягу лопасти и силу сопротивления её вращению (отсюда — потребную для
вращения В. в. мощность двигателя) получают интегрированием вдоль лопасти.
В основном действующие на элемент лопасти силы определяются относительной
скоростью W набегающего потока и её геометрическим углом атаки {{?}}r =
{{?}}-arctg(V/{{?}}r), {{?}} — угол установки элемента лопасти. В идеальном
случае скорость набегающего потока W = {{?}}Xr + V, где {{?}} — угловая
скорость лопасти, r — радиус-вектор рассматриваемого сечения, V — вектор
скорости полёта. При своём движении лопасть увлекает за собой воздух, придавая
|
|