Ilmapotkuri
Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 17.6.2022 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 2 muokkausta .Potkuri (potkuri) ( eng. potkuri , potkurista - "ajaa eteenpäin" [1] ) on lapapotkuri , joka luo työntövoiman pyörimisen aikana heittämällä ilmaa takaisin jollain lisänopeudella [2] moottorin käyttämänä ja vääntömomenttia muuntavan moottorin vetovoima .
Potkureilla, jotka suorittavat (propulsiotoimintojen lisäksi) lisä- tai muita toimintoja, on erityisnimet: roottori , pääroottori, pääroottori ( pyöriväsiipinen lentokone ) , häntäroottori , fenestron , juoksupyörä , tuuletin , tuuligeneraattori , propfan .
Potkuria käytetään potkurina lentokoneissa ( lentokoneissa , autogyroissa , syklogyroissa (syklokopterit) ja mäntä- ja potkuriturbimoottoreilla varustetut helikopterit ) sekä samassa kapasiteetissa ekranoplaneissa , moottorikelkoissa , ilmapurjelentokoneissa ja ilmatyynyaluksissa .
Gyrolenteissa ja helikoptereissa potkuria käytetään myös pääroottorina ja helikoptereissa myös häntäroottorina.
Potkurina toimiva potkuri muodostaa yhdessä moottorin kanssa potkuriyksikön (VMU), joka on osa voimalaitosta .
Tekniset tiedot
Pyörivät potkurin lavat vangitsevat ilmaa ja heittävät sen pois liikettä vastakkaiseen suuntaan. Ruuvin eteen muodostuu matalapainevyöhyke ja ruuvin taakse kohonnut paine.
- Käyttötavasta riippuen potkurit jaetaan vetäviin ja työntäviin (ensimmäiset sijaitsevat moottorin edessä, toiset takana)
- Siipien nousun muuttamismahdollisuuksista riippuen potkuri jaetaan kiinteän ja muuttuvan nousun potkureihin.
Ratkaiseva tekijä on ruuvin halkaisija ja nousu . Ruuvin nousu vastaa kuvitteellista etäisyyttä, jolla ruuvi liikkuu kiertyessään kokoonpuristumattomaan väliaineeseen yhdellä kierroksella. Potkureissa on mahdollisuus muuttaa nousua sekä maassa että lennon aikana. Jälkimmäiset yleistyivät 1930-luvun lopulla ja niitä käytetään lähes kaikissa lentokoneissa (paitsi joissakin ultrakevyissä) ja helikoptereissa. Ensimmäisessä tapauksessa nousun muutosta käytetään lisäämään työntövoimaa useilla nopeuksilla hieman muuttuvilla (tai muuttumattomilla) moottorin kierrosnopeuksilla, jotka vastaavat sen maksimitehoa, toisessa - johtuen siitä, että pääroottorin nopeutta ei voida muuttaa nopeasti. .
Potkurin siipien pyöriminen aiheuttaa lentokoneeseen pyörivää vaikutusta, jonka syyt ovat seuraavat:
- Potkurin reaktiivinen momentti . Mikä tahansa yhteen suuntaan pyörivä potkuri pyrkii pyörittämään konetta tai kääntämään helikopteria vastakkaiseen suuntaan. Tästä johtuen ilma-aluksen sivuohjauksessa syntyy epäsymmetriaa. Esimerkiksi lentokone, jossa on vasenkätinen potkuri, tekee käännöksiä, kääntymistä ja rullaa oikealle paljon helpommin ja nopeammin kuin vasemmalle. Sama suihkumomentti on yksi syy lentokoneen hallitsemattomaan käännökseen kyljelle ajon alussa .
- Potkurisuihkun vääntyminen . Potkuri pyörittää ilmavirtaa, mikä aiheuttaa myös tasojen ja peräpintojen epäsymmetrisen ilmavirran oikealla ja vasemmalla, erilaisen siiven noston oikealla ja vasemmalla sekä ohjauspintojen ilmavirran eron. Virtauksen epäsymmetria näkyy selvästi ilmakemikaalitöissä ruiskutettavan aineen liikettä tarkkailtaessa
- Potkurin gyroskooppinen momentti . Jokaisella nopeasti pyörivällä kappaleella on gyroskooppinen momentti ( huippuvaikutus ) , joka koostuu halusta säilyttää asemansa avaruudessa. Jos kallistat gyroskoopin pyörimisakselia väkisin mihin tahansa suuntaan, esimerkiksi ylös tai alas, se ei vain torju tätä poikkeamaa, vaan se menee vaikutuksen suhteen kohtisuoraan suuntaan, eli tässä tapauksessa oikea tai vasen. Joten kun nousukulma muuttuu tasaisella lennolla, lentokoneella on taipumus itsenäisesti muuttaa kurssia ja käännöksen alussa lentokoneella on taipumus itsenäisesti muuttaa nousukulmaa.
- Potkurin ympärillä olevan epäsymmetrisen virtauksen aiheuttama momentti. Lennon aikana potkurin akseli poikkeaa vastaan tulevan virtauksen suunnasta iskukulman vaikutuksesta. Tämä johtaa siihen, että laskeutuva terä virtaa ympäriinsä suuremmassa iskukulmassa kuin nouseva. Potkurin oikea puoli tuottaa enemmän työntövoimaa kuin vasen puoli. Siten muodostuu kääntömomentti vasemmalle. Tällä hetkellä on suurin arvo moottorin suurimmassa toimintatilassa ja suurimmassa hyökkäyskulmassa
Kaikki 4 syytä kääntymiseen - reaktiivinen momentti, suihkun toiminta, gyroskooppinen momentti ja epäsymmetrinen virtaus potkurin ympärillä toimivat aina yhteen suuntaan, vasemmalla pyörivällä potkurilla kääntävät lentokonetta oikealle ja oikea pyörimispotkuri - vasemmalle. Tämä vaikutus on erityisen voimakas tehokkaissa 1-moottorisissa lentokoneissa lentoonlähdön aikana, kun lentokone liikkuu pienellä eteenpäinnopeudella ja ilmaperäsimien tehokkuus on alhainen. Nopeuden kasvaessa kääntömomentti heikkenee peräsimien tehokkuuden jyrkän lisääntymisen vuoksi.
Kääntymismomentin kompensoimiseksi kaikki lentokoneet on tehty epäsymmetrisiksi, ainakin ne kääntävät peräsimen pois koneen keskimmäisestä rakenneakselista.
Gyroskooppisen vaikutuksen lisäksi kahdessa näistä kolmesta haitasta puuttuu koaksiaalipotkurit .
Suihku- ja gyroskooppinen momentti on myös luontainen kaikille suihkuturbimoottoreille ja se on otettu huomioon lentokoneen suunnittelussa. Helikopterin potkurin reaktiivisen momentin kompensoimiseksi on tarpeen käyttää takaroottoria, joka estää rungon pyörimisen, tai käyttää useita roottoreita (yleensä 2).
Tehokkuus
Potkurin hyötysuhde ( Efficiency ) on hyötytehon suhde, joka kuluu lentokoneen liikevastuksen voittamiseksi moottorin tehoon. Mitä lähempänä hyötysuhde on 1, sitä tehokkaammin moottorin teho kulutetaan ja sitä suuremman nopeuden tai kantavuuden se pystyy kehittämään samalla teho/ painosuhteella .
Positiiviset ja negatiiviset
Nykyaikaisten potkureiden hyötysuhde on 82-86%, mikä tekee niistä erittäin houkuttelevia lentokoneiden suunnittelijoille. Potkuriturbiinilla varustetut lentokoneet ovat paljon taloudellisempia kuin suihkumoottorilla varustetut lentokoneet. Potkurilla on kuitenkin myös joitain rajoituksia, sekä rakenteellisia että toiminnallisia. Jotkut näistä rajoituksista kuvataan alla.
- "Lukitusvaikutus". Tämä vaikutus ilmenee joko potkurin halkaisijan kasvaessa tai pyörimisnopeuden kasvaessa, ja se ilmaistaan työntövoiman lisääntymisen puuttuessa potkurille siirretyn tehon kasvaessa. Vaikutus liittyy osien ilmestymiseen potkurin lapoihin, joissa on transoninen ja yliääninen ilmavirta (aaltokriisi).
Tämä ilmiö asettaa merkittäviä rajoituksia potkurivoimalaitoksen lentokoneiden teknisille ominaisuuksille. Erityisesti nykyaikaiset potkurilla varustetut lentokoneet eivät yleensä voi saavuttaa yli 650–700 km/h nopeuksia. Nopeimman potkurivetoisen lentokoneen Tu-95 pommikoneen maksiminopeus on 920 km/h, jossa lukitusvaikutusongelma ratkaistiin käyttämällä 2 koaksiaalipotkuria, joiden lapakoot ovat hyväksyttävissä ja pyörivät vastakkaisiin suuntiin. - Lisääntynyt melu . Nykyaikaisten lentokoneiden melutasoa säätelevät tällä hetkellä ICAO :n standardit . Klassisen muotoilun potkuri ei sovi näihin standardeihin. Uuden tyyppiset sapelilapaiset potkurit aiheuttavat vähemmän melua, mutta tällaiset lavat ovat erittäin monimutkaisia ja kalliita valmistaa.
Historia
Ajatus potkurista tulee Arkhimedeen ruuvista .
Tunnetaan Leonardo Da Vincin piirustus pääroottorilla varustetun helikopterin prototyypistä . Ruuvi näyttää edelleen Archimedeselta.
Heinäkuussa 1754 Mihail Lomonosov esitteli lentopaikkamallia. Siinä terät on jo litistetty, mikä tuo ne lähemmäksi modernia ilmettä. Lomonosovin uskotaan käyttäneen kiinalaisen lasten lelun - bambuhelikopterin - kuvaa [ .
Lupaavaa kehitystä
Lentokonesuunnittelijat menevät tiettyihin teknisiin temppuihin, jotta niin tehokas propulsiolaite kuin potkuri löytää paikkansa tulevaisuuden lentokoneissa.
- Estovaikutuksen voittaminen. Maailman tehokkaimmassa NK-12 potkuriturbiinimoottorissa voimalaitoksen vääntömomentti on jaettu kahden eri suuntiin pyörivän koaksiaalipotkurin kesken.
- Sapelin terien käyttö. Monilapaisen potkurin ohuilla sapelin muotoisilla lavoilla voit viivyttää aaltokriisiä ja siten lisätä maksimilentonopeutta. Tällainen tekninen ratkaisu on toteutettu esimerkiksi AN-70 lentokoneen koaksiaalipuhaltimessa SV-27
- Yliäänipotkurien kehittäminen. Tämä kehitys on jatkunut useita vuosia, mutta se ei johda todelliseen tekniseen toteutukseen. Yliäänipotkurin lavalla on äärimmäisen monimutkainen muoto, mikä vaikeuttaa sen vahvuuden laskemista. Lisäksi kokeelliset yliäänipotkurit osoittautuivat erittäin meluisiksi.
- Juoksupyörä . Potkurin päättely aerodynaamisessa renkaassa. Erittäin lupaava suunta, koska sen avulla voidaan vähentää terien ympärillä olevaa päätevirtausta, vähentää melua ja lisätä turvallisuutta (suojaa ihmisiä loukkaantumisilta). Itse renkaan paino on kuitenkin rajoittava tekijä tällaisen suunnitteluratkaisun laajalle leviämiselle ilmailussa. Mutta moottorikelkoissa, ilmaveneissä, ilmatyynyaluksissa ja ilmalaivoissa siipipyörä näkyy melko usein
- Tuuletin . Aivan kuten juoksupyörä, se on suljettu renkaaseen, mutta lisäksi siinä on sisäänmeno ja joskus ulostulon ohjaussiipi. Ohjaussiipi on kiinteiden siipien (staattori) järjestelmä, jonka avulla voit säätää tuulettimen roottoriin tulevaa ilmavirtaa ja siten lisätä sen tehokkuutta. Käytetään laajasti nykyaikaisissa lentokoneiden moottoreissa
Katso myös
Kirjallisuus
- Potkuri // Suuri Neuvostoliiton Encyclopedia : [30 nidettä] / ch. toim. A. M. Prokhorov . - 3. painos - M . : Neuvostoliiton tietosanakirja, 1969-1978.
- potkuri // Tietosanakirja "Tekniikka". . – 2006 .. // Tietosanakirja "Tekniikka". - M.: Rosman. 2006.
- potkuri // Tietosanakirja "Tekniikka". . – 2006 .. // Aviation: Encyclopedia. - M .: Suuri venäläinen tietosanakirja. Päätoimittaja G. P. Svishchev. 1994.
Muistiinpanot
- ↑ Pieni akateeminen sanakirja . Arkistoitu alkuperäisestä 21. joulukuuta 2021.
- ↑ Suuri Encyclopedic Polytechnic Dictionary .
 Sanakirjat ja tietosanakirjat | |
|---|---|
| Bibliografisissa luetteloissa |
|