Uçak pervanesi: isim, sınıflandırma ve özellikler

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

Aerodinamik ilkelerine dayalı hava hareketinin temeli, uçuşta ve yerçekiminde hava direncine karşı koyan bir kuvvetin varlığıdır. Planörler hariç tüm modern uçaklar, gücü bu kuvvete dönüştürülen bir motora sahiptir. Santralin şaftının dönüşünü itki kuvvetine çeviren mekanizma uçak pervanesidir.

Pervane açıklaması

Uçak pervanesi, bir motor şaftı tarafından döndürülen ve uçağın havadaki hareketi için itki oluşturan kanatlara sahip mekanik bir cihazdır. Pervane kanatları yatırarak havayı geri atarak önünde alçak basınç, arkasında yüksek basınç alanı oluşturur. Dünyadaki hemen hemen tüm insanlar hayatında en az bir kez bu cihazı görme fırsatına sahip olmuşlardır, bu nedenle çok sayıda bilimsel tanımlamaya gerek yoktur. Pervane, kanatlardan, motora özel bir flanşla bağlanan bir göbekten, göbek üzerine yerleştirilmiş dengeleme ağırlıklarından, pervanenin hatvesini değiştirmek için bir mekanizmadan ve göbeği kaplayan bir kaportadan oluşur.

Diğer isimler

Uçak pervanesinin diğer adı nedir? Tarihsel olarak iki ana isim vardı: gerçek pervane ve pervane. Bununla birlikte, daha sonra, bu birime atanan tasarım özelliklerini veya ek işlevleri vurgulayan başka isimler ortaya çıktı. Özellikle:

• Fenestron. Bir helikopterin kuyruğundaki özel bir kanala yerleştirilen vida.
• Pervane. Özel bir halka içine yerleştirilmiş bir vida.
• Propfan. Bunlar, çapı küçültülmüş iki sıra halinde ok şeklinde veya kılıç şeklinde vidalardır.
• Rüzgar fanı. Yaklaşan hava akışından acil durum yedek güç kaynağı sistemi.
• Rotor. Buna bazen bir helikopterin ve bazılarının ana rotoru denir.

Pervane teorisi

Özünde, herhangi bir uçak pervanesi, kanatla aynı aerodinamik yasalarına göre yaşayan minyatür bir tür hareketli kanattır. Yani atmosferik ortamda hareket eden kanatlar, profilleri ve eğimleri nedeniyle uçağın itici gücü olan bir hava akımı oluşturur. Bu akışın gücü, belirli profile ek olarak, pervanenin çapına ve hızına bağlıdır. Aynı zamanda, itmenin devirlere bağımlılığı ikinci dereceden ve çapa bağlıdır - hatta 4. dereceye kadar. Genel itme formülü aşağıdaki gibidir: P=αρn²D^4burada:

• α – pervane itme katsayısı (kanatların tasarımına ve profiline bağlıdır);
• ρ - hava yoğunluğu;
• n - devir sayısıvidalar;
• D vida çapıdır.

Aynı vida teorisinden türetilen yukarıdaki formülle karşılaştırmak ilginçtir. Bu, dönüşü sağlamak için gereken güçtür: T=Βρn³D^{5, burada Β, pervanenin hesaplanan güç faktörüdür.}

Bu iki formül karşılaştırıldığında, uçak pervanesinin hızının ve pervanenin çapının artmasıyla gerekli motor gücünün katlanarak büyüdüğü görülebilir. İtki seviyesi devirlerin karesi ve çapın 4. gücü ile orantılıysa, gerekli motor gücü zaten devirlerin küpü ve pervane çapının 5. gücü ile orantılı olarak artar. Motor gücü arttıkça, daha da fazla itme gücü gerektiren ağırlığı da artar. Uçak endüstrisinde bir kısır döngü daha.

Pervane özellikleri

Uçakta kurulu herhangi bir pervane aşağıdaki özelliklere sahiptir:

• Vida çapı.
• Geometrik hareket (adım). Bu terim, vidanın bir devirde teorik bir katı yüzeye çarparak kat edeceği mesafeyi ifade eder.
• Tread - pervanenin bir devirde kat ettiği gerçek mesafe. Açıkçası, bu değer hıza ve dönüş sıklığına bağlıdır.
• Bıçak açısı - uçak ile pervanenin gerçek hatvesi arasındaki açı.
• Bıçak Şekli – Modern bıçakların çoğu kılıç şeklinde, kavislidir.
• Bıçak profili - her bıçağın kesiti, kural olarak bir kanat şekline sahiptir.
• Ortalama bıçak akoru –ön ve arka kenarlar arasındaki geometrik mesafe.

Aynı zamanda, bir uçak pervanesinin temel özelliği itme gücüdür, yani bunun için gereklidir.

Onur

Pervane olarak pervane kullanan uçaklar, turbojet muadillerine göre çok daha ekonomiktir. Verimlilik, jet uçakları için ulaşılamaz bir değer olan %86'ya ulaşıyor. Bu, onları geçen yüzyılın 70'li yıllardaki petrol krizi sırasında tekrar faaliyete geçiren ana avantajlarıdır. Kısa mesafelerde hız, ekonomiye kıyasla kritik değildir, bu nedenle çoğu bölgesel havacılık uçağı pervanelidir.

Kusurlar

Pervaneli uçağın dezavantajları da vardır. Her şeyden önce, bunlar tamamen “kinetik” eksilerdir. Dönüş sırasında, kendi kütlesine sahip olan uçağın pervanesi, uçağın gövdesi üzerinde bir etkiye sahiptir. Örneğin bıçaklar saat yönünde dönüyorsa, mahfaza sırasıyla saat yönünün tersine dönme eğilimindedir. Pervane tarafından oluşturulan türbülanslar, uçağın kanatları ve kuyruk kısmı ile aktif olarak etkileşime girerek sağa ve sola farklı akışlar oluşturarak uçuş yolunun dengesini bozar.

Son olarak, dönen pervane bir tür jiroskoptur, yani konumunu korumaya meyillidir, bu da hava için uçuş yolunu değiştirmeyi zorlaştırırmahkeme. Uçak pervanesinin bu eksiklikleri uzun zamandır bilinmektedir ve tasarımcılar, gemilerin tasarımında veya kontrol yüzeylerinde (dümenler, spoiler, vb.) belirli bir asimetri getirerek bunlarla başa çıkmayı öğrenmişlerdir. Adil olmak gerekirse, jet motorlarının da benzer "kinetik" eksikliklere sahip olduğu, ancak bunun biraz daha az olduğu belirtilmelidir.

Sözde kilitleme etkisi, uçak pervanesinin çapında ve dönme hızında belirli sınırlara bir artış, itmede bir artış şeklinde bir etki üretmeyi bıraktığında eksilere de atfedilebilir. Bu etki, bir dalga krizi yaratan, yani hava şoklarının oluşumuna neden olan yakın veya süpersonik hızdaki hava akışlarının kanatlarının belirli bölümlerinde ortaya çıkmasıyla ilişkilidir. Aslında, ses sınırını aşarlar. Bu bakımdan pervaneli bir uçağın maksimum hızı 650-700 km/h'yi geçmez.

Belki de tek istisna, 950 km/sa hıza, yani neredeyse sonik hıza ulaşan Tu-95 bombardıman uçağıydı. Motorlarının her biri, zıt yönlerde dönen iki eş eksenli pervane ile donatılmıştır. Pekala, pervaneli uçakların son sorunu, gereksinimleri havacılık otoriteleri tarafından sürekli olarak sıkılaştırılan gürültüleridir.

Sınıflandırma

Uçak pervanelerini sınıflandırmanın birçok yolu vardır. Yapıldıkları malzemeye, bıçakların şekline, çaplarına, miktarlarına ve diğerlerine bağlı olarak gruplara ayrılırlar.özellikler. Ancak en önemlisi iki kritere göre sınıflandırılmasıdır:

• Birincisi - değişken hatveli ve sabit hatveli pervaneler vardır.
• İkinci - çekme ve itme vidaları var.

İlki uçağın önüne, ikincisi ise arkaya takılır. İtici pervaneli bir uçak daha önce ortaya çıktı, ancak daha sonra bir süre unutuldu ve ancak nispeten yakın zamanda gökyüzünde yeniden ortaya çıktı. Şimdi bu düzen küçük uçaklarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Aynı anda hem çekme hem de itme bıçaklarıyla donatılmış oldukça egzotik seçenekler bile var. Arka pervanesi olan bir uçağın bir dizi avantajı vardır, bunların başında daha yüksek kaldırma-sürükleme oranı gelir. Ancak pervaneden ek hava akışı olmaması nedeniyle kanat en kötü kalkış ve iniş özelliklerine sahiptir.

Değişken Adımlı Vidalar

Değişken hatveli pervaneler, neredeyse tüm modern orta ve büyük uçaklara takılır. Geniş kanat aralığı ile çok fazla itme sağlanır, ancak motor hızı oldukça düşükse hızlanma son derece yavaş olacaktır. Bu, yüksek viteslerde çalıştırmaya çalışan bir arabanın durumuna çok benzer.

Yüksek hız ve küçük pervane eğimi, durma ve itişi sıfıra düşürme tehlikesi yaratır. Bu nedenle, uçuş sırasında perde sürekli değişiyor. Şimdi bu otomasyonla yapılıyor, ancak daha önce pilotun bunu manuel olarak sürekli olarak izlemesi gerekiyordu.açıyı ayarlayın. Pervanenin hatvesini değiştirme mekanizması, kanatları dönme eksenine göre gerekli derecede döndüren bir tahrik mekanizmasına sahip özel bir burçtur.

Rusya'da modern gelişme

Cihazları iyileştirme çalışmaları hiç durmadı. Şu anda, AB-112 uçağının yeni pervanesinin testleri yapılıyor. Il-112V hafif askeri nakliye uçağında kullanılacak. Bu, %87 verimliliğe, 3,9 metre çapa ve 1200 rpm dönüş hızına sahip, değişken hatveli pervaneye sahip 6 kanatlı bir pervanedir. Yeni bir kanat profili geliştirilmiş ve tasarımı hafifletilmiştir.