Kipas pesawat: nama, klasifikasi dan ciri

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Asas pergerakan udara berdasarkan prinsip aerodinamik ialah kehadiran daya yang menentang rintangan udara dalam penerbangan dan graviti. Semua pesawat moden, kecuali glider, mempunyai enjin yang kuasanya ditukar kepada kuasa ini. Mekanisme yang menukarkan putaran aci loji kuasa kepada tujahan ialah kipas pesawat.

Penerangan baling-baling

Baling-baling pesawat ialah peranti mekanikal dengan bilah yang diputar oleh aci enjin dan menghasilkan tujahan untuk pergerakan pesawat di udara. Dengan mencondongkan bilah, kipas melemparkan udara ke belakang, mewujudkan kawasan tekanan rendah di hadapannya dan tekanan tinggi di belakangnya. Hampir semua orang di bumi sekurang-kurangnya sekali dalam hidup mereka berpeluang melihat peranti ini, jadi banyak definisi saintifik tidak diperlukan. Kipas terdiri daripada bilah, hab yang disambungkan kepada enjin melalui bebibir khas, pemberat pengimbang yang diletakkan pada hab, mekanisme untuk menukar pic kipas dan fairing yang menutupi hab.

Nama lain

Apakah nama lain untuk kipas kapal terbang? Dari segi sejarah, terdapat dua nama utama: kipas sebenar dan kipas. Walau bagaimanapun, kemudian nama lain muncul, menekankan sama ada ciri reka bentuk atau fungsi tambahan yang diberikan kepada unit ini. Khususnya:

• Fenestron. Skru dimasukkan ke dalam saluran khas di ekor helikopter.
• Pendesak. Skru yang dimasukkan ke dalam gelang khas.
• Propfan. Ini ialah skru berbentuk anak panah atau berbentuk pedang dalam dua baris dengan diameter yang lebih kecil.
• Kipas Angin. Sistem bekalan kuasa sandaran kecemasan daripada aliran udara yang akan datang.
• Pemutar. Ini kadangkala dipanggil pemutar utama helikopter dan beberapa yang lain.

Teori baling-baling

Pada terasnya, mana-mana kipas pesawat adalah sejenis sayap alih dalam bentuk kecil, hidup mengikut undang-undang aerodinamik yang sama seperti sayap. Iaitu, bergerak dalam persekitaran atmosfera, bilah, kerana profil dan kecenderungan mereka, mencipta aliran udara, yang merupakan daya penggerak pesawat. Kekuatan aliran ini, sebagai tambahan kepada profil khusus, bergantung pada diameter dan kelajuan kipas. Pada masa yang sama, pergantungan tujahan pada revolusi adalah kuadratik, dan pada diameter - walaupun ke darjah ke-4. Formula tujahan am adalah seperti berikut: P=αρn²D^{4di mana:}

• α – pekali tujahan kipas (bergantung pada reka bentuk dan profil bilah);
• ρ - ketumpatan udara;
• n - bilangan pusinganskru;
• D ialah diameter skru.

Adalah menarik untuk dibandingkan dengan formula di atas, satu lagi yang diperoleh daripada teori skru yang sama. Ini ialah kuasa yang diperlukan untuk memastikan putaran: T=Βρn³ D^{5, dengan Β ialah faktor kuasa yang dikira bagi kipas.}

Membandingkan kedua-dua formula ini, dapat dilihat bahawa dengan meningkatkan kelajuan kipas pesawat dan meningkatkan diameter kipas, kuasa enjin yang diperlukan meningkat secara eksponen. Jika aras tujahan adalah berkadar dengan kuasa dua pusingan dan kuasa ke-4 diameter, maka kuasa enjin yang diperlukan meningkat sudah berkadar dengan kubus pusingan dan kuasa ke-5 diameter kipas. Apabila kuasa enjin meningkat, begitu juga dengan beratnya, yang memerlukan lebih banyak tujahan. Satu lagi lingkaran ganas dalam industri pesawat.

Spesifikasi baling-baling

Mana-mana kipas yang dipasang pada pesawat mempunyai ciri-ciri berikut:

• Diameter skru.
• Langkah geometri (langkah). Istilah ini merujuk kepada jarak yang akan dilalui oleh skru, terhempas ke permukaan pepejal teori dalam satu pusingan.
• Tapak - jarak sebenar yang dilalui oleh kipas dalam satu pusingan. Jelas sekali, nilai ini bergantung pada kelajuan dan kekerapan putaran.
• Sudut bilah - sudut antara satah dan pic sebenar kipas.
• Bentuk Bilah – Kebanyakan bilah moden berbentuk pedang, melengkung.
• Profil bilah - keratan rentas setiap bilah mempunyai, sebagai peraturan, bentuk sayap.
• Min kord bilah –jarak geometri antara tepi depan dan belakang.

Pada masa yang sama, ciri utama baling-baling pesawat ialah tujahannya, iaitu, untuk apa ia diperlukan.

Maruah

Pesawat yang menggunakan baling-baling sebagai baling-baling jauh lebih menjimatkan daripada pesawat turbojet mereka. Kecekapan mencapai 86%, yang merupakan nilai yang tidak boleh dicapai untuk pesawat jet. Ini adalah kelebihan utama mereka, yang sebenarnya meletakkan mereka kembali beroperasi semasa krisis minyak 70-an abad yang lalu. Pada jarak pendek, kelajuan tidak kritikal berbanding ekonomi, jadi kebanyakan pesawat penerbangan serantau dipacu kipas.

Kecacatan

Pesawat baling-baling juga mempunyai kelemahan. Pertama sekali, ini adalah keburukan "kinetik" semata-mata. Semasa putaran, kipas pesawat, yang mempunyai jisimnya sendiri, mempunyai kesan pada badan pesawat. Jika bilah, sebagai contoh, berputar mengikut arah jam, maka perumahan cenderung untuk berputar, masing-masing, melawan arah jam. Turbulensi yang dicipta oleh kipas secara aktif berinteraksi dengan sayap dan empennage pesawat, mewujudkan aliran berbeza ke kanan dan kiri, sekali gus menjejaskan kestabilan laluan penerbangan.

Akhir sekali, kipas berputar adalah sejenis giroskop, iaitu, ia cenderung mengekalkan kedudukannya, yang menyukarkan untuk menukar laluan penerbangan untuk udaramahkamah. Kelemahan kipas pesawat ini telah diketahui sejak sekian lama, dan pereka telah belajar menanganinya dengan memperkenalkan asimetri tertentu dalam reka bentuk kapal itu sendiri atau permukaan kawalannya (kemudi, spoiler, dll.). Dalam keadilan, perlu diperhatikan bahawa enjin jet juga mempunyai kekurangan "kinetik" yang serupa, tetapi pada tahap yang agak rendah.

Kesan penguncian yang dipanggil juga boleh dikaitkan dengan tolak, apabila peningkatan diameter dan kelajuan putaran kipas pesawat ke had tertentu berhenti menghasilkan kesan dalam bentuk peningkatan tujahan. Kesan ini dikaitkan dengan penampilan di bahagian tertentu bilah aliran udara dengan kelajuan hampir atau supersonik, yang mewujudkan krisis gelombang, iaitu pembentukan hentakan udara. Malah, mereka mengatasi sempadan bunyi. Dalam hal ini, kelajuan maksimum pesawat dengan kipas tidak melebihi 650-700 km/j.

Mungkin satu-satunya pengecualian ialah pengebom Tu-95, yang mencapai kelajuan sehingga 950 km/j, iaitu kelajuan hampir sonik. Setiap enjinnya dilengkapi dengan dua kipas sepaksi berputar ke arah bertentangan. Nah, masalah terakhir pesawat yang dipacu kipas adalah bunyi bisingnya, yang keperluannya sentiasa diperketatkan oleh pihak berkuasa penerbangan.

Klasifikasi

Terdapat banyak cara untuk mengklasifikasikan kipas pesawat. Mereka dibahagikan kepada kumpulan bergantung pada bahan dari mana ia dibuat, pada bentuk bilah, diameter, kuantiti, serta beberapa yang lain.ciri-ciri. Walau bagaimanapun, yang paling penting ialah pengelasan mereka mengikut dua kriteria:

• Pertama - terdapat kipas nada berubah-ubah dan nada tetap.
• Kedua - terdapat skru tarik dan tolak.

Yang pertama dipasang di hadapan pesawat, dan yang kedua, masing-masing, di belakang. Sebuah pesawat dengan kipas penolak timbul lebih awal, tetapi kemudian ia dilupakan untuk beberapa waktu dan baru-baru ini muncul semula di langit. Sekarang susun atur ini digunakan secara meluas pada pesawat kecil. Malah terdapat pilihan yang agak eksotik, dilengkapi dengan kedua-dua bilah tarik dan tolak pada masa yang sama. Pesawat dengan kipas belakang mempunyai beberapa kelebihan, antaranya ialah nisbah angkat-ke-seret yang lebih tinggi. Walau bagaimanapun, disebabkan kekurangan aliran udara tambahan daripada kipas, sayap mempunyai ciri berlepas dan mendarat yang paling teruk.

Skru Pitch Boleh Ubah

Kipas padang boleh ubah dipasang pada hampir semua pesawat sederhana dan besar moden. Dengan padang bilah yang besar, banyak tujahan dicapai, tetapi jika kelajuan enjin agak rendah, pecutan akan menjadi sangat perlahan. Ini sangat serupa dengan keadaan kereta apabila dalam gear yang lebih tinggi cuba dihidupkan.

Kelajuan tinggi dan padang baling-baling kecil mewujudkan bahaya terhenti dan menjatuhkan tujahan kepada sifar. Oleh itu, semasa penerbangan, padang sentiasa berubah. Sekarang ini dilakukan dengan automasi, tetapi sebelum juruterbang sendiri perlu sentiasa memantau ini secara manual.laraskan sudut. Mekanisme untuk menukar pic kipas adalah sesendal khas dengan mekanisme pemacu yang memutarkan bilah relatif kepada paksi putaran mengikut darjah yang diperlukan.

Pembangunan moden di Rusia

Berusaha menambah baik peranti tidak pernah berhenti. Pada masa ini, ujian kipas baharu pesawat AB-112 sedang dijalankan. Ia akan digunakan pada pesawat pengangkutan tentera ringan Il-112V. Ini adalah kipas 6 bilah dengan kecekapan 87%, diameter 3.9 meter dan kelajuan putaran 1200 rpm dan baling pic boleh ubah. Profil bilah baharu telah dibangunkan dan reka bentuknya telah diringankan.