Elice - principiu de funcționare, caracteristici
Elicea este cea mai importantă componentă a centralei electrice, iar performanța de zbor a acesteia din urmă depinde de modul în care se potrivește cu motorul și aeronava.
Pe lângă alegerea parametrilor geometrici ai elicei, trebuie acordată atenție problemei potrivirii vitezei elicei și a motorului, adică selecția cutiei de viteze.
Principiul elicei
Lama elicei face o mișcare complexă - de translație și rotație. Viteza elementului de lamă va fi suma vitezei circumferențiale și a translației (viteza de zbor) -V
În orice secțiune a lamei, componenta vitezeiVva rămâne neschimbată, iar viteza circumferențială va depinde de valoarea razei pe care se află secțiunea considerată.
În consecință, pe măsură ce raza scade, unghiul de apropiere al jetului de secțiune crește, iar unghiul de atac al secțiunii scade și poate deveni egal cu zero sau negativ. Între timp, se știe că aripa „funcționează” cel mai eficient la unghiuri de atac apropiate de unghiurile cu raportul maxim de ridicare la tragere. Prin urmare, pentru a forța lama să creeze cea mai mare tracțiune cu cea mai mică cheltuială de energie, unghiul trebuie să fie variabil de-a lungul razei: mai mic la capătul lamei și mai mare lângă axa de rotație - lama trebuie răsucită.
Legea distribuției grosimilor profilului și răsucirii de-a lungul razei elicei, precum și forma profilului elicei, este determinată în timpul procesului de proiectare a elicei și ulterior rafinată pe baza suflarii în tunelurile de vânt. Astfel de studii se desfășoară de obicei în birouri sau institute specializate de proiectare dotate cu echipamente moderne și facilități informatice. birouri de proiectare experimentală, precum și amatoridesignerii folosesc de obicei familii deja dezvoltate de elice, ale căror caracteristici geometrice și aerodinamice sunt prezentate sub formă de coeficienți adimensionali.
Diametrul elicei-Deste diametrul cercului pe care îl descriu capetele palei sale în timpul rotației.
Lățimea lameieste coarda secțiunii la raza dată. Calculele folosesc de obicei lățimea relativă a lamei
Grosimea lameila orice rază este cea mai mare grosime a secțiunii la această rază. Grosimea variază de-a lungul razei palei, scăzând de la centrul elicei până la vârful acesteia. Grosimea relativă se înțelege ca raportul dintre grosimea absolută și lățimea lamei la aceeași rază: .
Unghiul de instalare al secțiunii palelor este unghiul format de coarda acestei secțiuni cu planul de rotație al elicei.
Pasul secțiunii paleteHeste distanța pe care această secțiune o va parcurge în direcția axială atunci când elicea face o rotație în jurul axei sale, înșurubând în aer ca și cum ar fi un solid corp.
Pasul și unghiul de instalare al secțiunii sunt legate de relația evidentă:
Elicele reale au un pas care variază de-a lungul razei conform unei anumite legi. Ca unghi caracteristic de instalare al lamei, de regulă, unghiul de instalare al secțiunii situat la 0,75R față de axa de rotație a elicei, notat cu .
O lamă abruptăeste o modificare a razei unghiurilor dintre coarda secțiunii la o rază dată și coarda la o rază de 0,75R, adică
Pentru ușurință în utilizare, toate caracteristicile geometrice enumerate sunt de obicei prezentate grafic în funcție de raza curentă a șurubului
Ca exemplu, figura următoare prezintă date care descriu geometria unei lame cu două lameelice cu pas fix:
Dacă șurubul, care se rotește cu numărul de rotații, se mișcă translațional cu o viteză deV, atunci într-o rotație va acoperi traseul . Această valoare se numește pasul șurubului, iar raportul său față de diametru se numește pas relativ al șurubului:
Proprietățile aerodinamice ale elicelor sunt de obicei caracterizate de un coeficient de tracțiune adimensional:
si eficienta
undep- densitatea aerului, în calcule se poate lua egală cu 0,125 kgf s 2 /m 4
- viteza unghiulara de rotatie a surubului r/s
D- diametrul elicei, m
PșiN- respectiv împingerea și puterea pe arborele elicei, kgf, l. Cu.
Limita teoretică de tracțiune a elicei
Pentru proiectantul unui ALS, este interesant să poată face estimări aproximative ale forței generate de centrală fără calcule. Această problemă este destul de simplu rezolvată folosind teoria unei elice ideale, conform căreia tracțiunea elicei este o funcție a trei parametri: puterea motorului, diametrul elicei și viteza de zbor. Practica a arătat că forța elicelor reale executate rațional este cu doar 15 - 25% mai mică decât valorile limită teoretice.
Rezultatele calculelor conform teoriei unei elice ideale sunt prezentate în graficul următor, care vă permite să determinați raportul dintre forță și putere în funcție de viteza de zbor și de parametrulN/D 2. Se poate observa că, la viteze aproape de zero, tracțiunea depinde în mare măsură de diametrul elicei; totuși, deja la viteze ale firului de 100 km/h, această dependență este mai puțin semnificativă. În plus, graficul oferă o reprezentare vizuală a inevitabilității unei scăderi a forței elicei în raport cu viteza de zbor, care trebuie luată în considerare la evaluarea datelor de zbor ale unui ALS.
pe baza materialelor: „Ghid pentru designeriaeronave de construcţii amatori”, Vol. 1, SibNIIA