Воздушный винт конспект

Конспект лекций (по КТП на 2001617 г)
по дисциплине М-17 "Воздушный винт" Сайт "Конструкция воздушных винтов"
Занятие № 1. Введение (2 часа)
Вопросы: Место предмета «Воздушный винт» в ряду специальных дисциплин, изучаемых в колледже. Связь с базовыми науками – аэродинамикой, КЛА, КД, механикой и др. История зарождения и развития теории воздушного винта. Типы воздушных винтов, их классификация. Требования норм лётной годности к воздушным винтам ЛА
Дисциплина "Воздушный винт" (ВВ) предусмотрена новым учебным планом для авиационных техников-механиков базового уровня в объёме 32 часов. Изучается на 4 курсе во втором семестре (15 теоретических занятий и одна практическая работа). Практическое занятие в техническом классе № 15 или на УАТБ.
Завершение изучения – выставление итоговой оценки по текущему опросу и проведение Интернет - зачета.
На 3 курсе по дисциплине "Аэродинамика" был раздел "Аэродинамика воздушного винта", где рассматривались основные понятия аэродинамики воздушного винта и проведена лабораторная работа, которую вы успешно защитили. При изучении дисциплины "Воздушный винт" нам придется повторить основные понятия геометрических и аэродинамических характеристик воздушного винта, чтобы подробнее изучить работу винтов изменяемого шага ВИШ, используемого на современных самолётах, сначала с точки зрения теории, затем его конструктивного исполнения.
В Воздушном кодексе РФ есть Статья 37.4.1., Глава 5. "Сертификация гражданских ВС, авиационных двигателей и воздушных винтов". В ней указано, что "все воздушные винты должны иметь Сертификат типа, т.е. соответствовать требованиям лётной годности и охране окружающей среды". Например, эталоном ГС ГА "Воздушные винты", 2001 года на самолёты Ан-24, Ан-24Т, Ан-30 предусмотрены двигатели АИ-24Т и АИ-24ВТ с воздушными винтами АВ-72 серии 02А.
Нормы лётной годности (НЛГ-3) в главе № 6 "Силовые установки" имеют пункт 6.6."Воздушные винты", где записаны основные требования к воздушным винтам ЛА.
Воздушный винт - лопастный агрегат, вращаемый валом двигателя (Мкр) и создающий силу тяги, необходимую для движения самолета по ВПП и в полёте.
Первое упоминание о воздушном винте (пропеллер, движитель) относится к 1475 году. Идею подъёма в воздух предложил итальянский ученой Леонардо де Винчи и это был шнековый винт, расположенный вертикально, на две по 360є длины окружности (спираль). В России в это время правил Иван ІV (Грозный).
Впервые эту идею в реальность применил российский ученый М.В.Ломоносов в 1754 году, изготовив модель прибора для метеоисследований. Два соосных двухлопастных винта приводились в движение от часовой пружины. Винты вращались в разные стороны. Это уже очень большое достижение для того времени, т.к. при одном вращающемся ВВ создаётся реактивный момент на корпус прибора, вращая его в противоположную сторону.
В 1881 году российский инженер (морской офицер) А.Ф.Можайский изготовил летательный аппарат тяжелее воздуха, используя тянущие двухлопастные воздушные винты неизменяемого шага, вращаемые от парового двигателя. Самолёт А.Ф.Можайского имел классическую аэродинамическую схему, но была допущена ошибка в расчете соотношения площади крыла и веса для малых скоростей полёта. Поэтому самолёт при разбеге не достиг скорости, при которой крыло создает подъёмную силу равную взлетному весу и не поднялся в воздух.
В 19011903 годах американские конструкторы братья Райт построили планер, а затем самолёт аэродинамической схемы "утка", с двигателем внутреннего сгорания и двумя толкающими воздушными винтами.17 декабря 1903 года они совершили свои первые полёты на 36 и 260 м со скоростью около 13 км/час.
В 1926 году российский ученый Н.Е.Жуковский обосновал свою теорию ВВ.
Принцип создания тяги ВВ до этого представлялся несколькими способами. Один из них, более ранний, объясняет создание силы тяги отбрасыванием лопастями ВВ воздушных масс назад и получая при этом направленную вперёд силу реакции.
Р = m · а (Н),
где m – масса отбрасываемого воздуха, а – ускорение.
В теории реактивного движения тяга Р, при полном расширении воздуха за двигателем, определяется по формуле:
Р = Gв · (Сс – V);
где: Gв - расход воздуха на входе в двигатель, м3/с (или кгс/с);
Сс - скорость воздуха (газа) за выходным соплом, м/с;
V - скорость полёта, м/с.
Более точную формулу силы тяги реактивного двигателя в 1929 году вывел академик Б.С.Стечкин (выпускник МВТУ им. Н.Э.Баумана), ученик Н.Е.Жуковского. (см. учебник А.Л.Калягина "Теория воздушно – реактивного двигателя"): Р = Gт · Сс - Gв · V (Рс – Рн) · Fс;
где: Gт - расход газа на выходе из сопла, м3/с;
Gв - расход воздуха на входе в двигатель, м3/с;
Сс - скорость воздуха (газа) за выходным соплом, м/с;
V - скорость полёта, м/с;
Рс – давление газа на выходе из сопла, кгс/м2;
Рн – давление воздуха в атмосфере на высоте Н, кгс/м2;
Fс - площадь выходного сечения сопла, м2.
Современные двигатели с ВВ отбрасывают до 200 м3/с воздуха.
Расчет расхода воздуха (или газа) производится по формуле:
Gт = m ·
·*/
·Т*· F · q ·
·;
где: m - масса воздуха на входе в двигатель, кг;

·* - плотность воздуха (газа) за выходным соплом, кг·с2/м4;
Т*- температура воздуха (газа), К;
Fс - площадь выходного сечения сопла, м2;
(q ·
· ) – газодинамическая функция.
Таким образом – этот способ объяснения создания тяги ВВ очень сложный, хотя и не противоречивый! В настоящее время имеются и хорошо работают турбо-вентиляторные авиационные двигатели Д-36, ПС-90А, НК-93 и другие.
Теория Н.Е.Жуковского утверждает, что работа воздушного винта основана на тех же принципах, что и работа крыла самолета, т.е. аэродинамический способ создания тяги и, в последствии, при изучении воздушного винта, мы будем придерживаться именно этого способа, как более научно обоснованного для дозвуковых скоростей вращения лопастей ВВ, а также рассмотрим, почему за воздушным винтом (вентилятором) возникает эффект отбрасывания масс воздуха назад.
Силовая установка ЛА предназначена для создания силы тяги, необходимой для преодоления лобового сопротивления и обеспечения поступательного движения самолета. Силовая установка ЛА обычно состоит из непосредственно двигателя (корпус, заборник воздуха, компрессор, камера сгорания, турбина, сопло), движителя (воздушный винт) и систем, обеспечивающих работу двигателя (топливная система, система смазки, охлаждения и т.д.).
В настоящее время в транспортной и военной авиации широкое распространение получили турбореактивные и турбовинтовые двигатели, такие как АИ-20 (самолёт Ил-18, Ил-36), АИ-24 (самолёт Ан-24, Ан-32), НК-12 (самолёт Ту-95), Д-27 (самолёт Ан-70) и другие. На французском транспортном самолёте А400М установлены четыре ТВД с разным направлением вращения саблевидных ВВ.
В спортивной и сельскохозяйственной авиации пока еще применяются силовые установки с поршневыми авиационными двигателями внутреннего сгорания. На самолетах Як-52 и Як-55 силовая установка состоит из поршневого двигателя М-14П и воздушного винта изменяемого шага В530ТА-Д35. Двигатель М-14П преобразует тепловую энергию сгорающего топлива в энергию вращения воздушного винта.

Классификация и типы воздушных винтов
- по числу лопастей - двух-, трех-, четырех-, шести- и многолопастные;
- по направлению вращения (смотреть по направлению полета) - левые и правые;
- по расположению относительно двигателя – тянущие и толкающие;
- по форме лопастей - обычные, саблевидные и веслообразные;
- по типам – неизменяемого, фиксированного и изменяемого шага (ВИШ).

Требования, предъявляемые к воздушным винтам
К воздушным винтам предъявляются следующие требования:
- винт должен быть прочным и мало весить;
- должен обладать весовой, геометрической и аэродинамической симметрией;
- должен развивать необходимую тягу при различных эволюциях в полете;
- должен работать с наибольшим коэффициентом полезного действия.

Тема 1. Основные понятия о ВВ (10 час)
Занятие № 2. Тема 1.1. Основные понятия (2 часа)
Вопросы: Основные элементы воздушного винта. Геометрические и кинематические характеристики воздушного винта. Угол установки, крутка, скольжение винта. Фиксированный шаг, изменяемый шаг. Угол установки и крутка лопасти. Геометрический шаг, поступь и скольжение винта. Относительная поступь лопасти воздушного винта.
Силовая установка любого самолёта предназначена для создания силы тяги, необходимой для преодоления лобового сопротивления и обеспечения поступательного движения самолета.
Двигатель преобразует тепловую энергию сгорающего топлива в энергию вращения воздушного винта.
Воздушный винт – это лопастной агрегат, вращаемый валом двигателя, создающий тягу, необходимую для движения самолета. Воздушный винт преобразует Мкр двигателя в положительную тягу, необходимую для полёта самолёта и в отрицательную тягу, используемую для торможения самолёта при пробеге после посадки. Лопасти винта, вращаясь, захватывают воздух и отбрасывают его в направлении противоположном движению, создавая реактивную силу тяги. При этом перед винтом создаётся зона пониженного давления, за винтом – повышенного. Вращение лопастей воздушного винта приводит к тому, что отбрасываемые ими массы воздуха приобретают окружные (радиальные) направления, на что расходуется часть энергии, подводимой к винту.
Самолёты с ТВД значительно экономичнее, чем самолёты с ТРД, однако воздушные винты имеют некоторые ограничения, как конструктивного, так и эксплуатационного характера.
«Эффект запирания», который возникает либо при увеличении диаметра воздушного винта, либо при увеличении скорости вращения, и выражается в отсутствии роста тяги с увеличением мощности, передаваемой на винт. Эффект связан с появлением на лопастях участков с около звуковым или сверхзвуковым обтеканием воздуха (волновой кризис). Это явление накладывает существенные ограничения на технические характеристики самолёта с винтомоторной установкой. В частности современные самолёты с воздушными винтами, как правило, не могут развивать скорость более 650700 км/час. Самый быстрый винтовой самолёт – бомбардировщик Ту-95 – имеет максимальную скорость 920 км/час.
Повышенный шум. Шумность современных самолётов в настоящее время регламентируется нормами ИКАО.
Авиаконструкторы ищут на определённые способы, чтобы такой эффективный движитель, как воздушный винт, нашёл место на самолётах будущего. Что для этого сделано?
Преодоление эффекта запирания. На самом мощном в мире турбовинтовом двигателе НК-12 крутящий момент силовой установки делится между двумя соосными воздушными винтами, вращающимися в разные стороны.
Применение саблевидных лопастей. Многолопастный воздушный винт с саблевидными лопастями позволяет затянуть волновой кризис, и тем самым увеличить максимальную скорость полёта. Такое техническое решение реализовано на самолётах Ан-70 (соосные воздушные винты по восемь и шесть лопастей) и А-400М (восемь лопастей).
Разработки сверхзвуковых воздушных винтов. Эти разработки ведутся уже много лет, но ещё не привели к реальным техническим воплощениям. Лопасть сверхзвукового воздушного винта имеет крайне сложную форму, что затрудняет её прочностной расчёт. Кроме того, экспериментальные сверхзвуковые воздушные винты оказались очень шумные.
Заключение воздушного винта в аэродинамическое кольцо (импеллер) может снизить концевое обтекание лопастей, уменьшает шум и повышает безопасность (защитить обслуживающий персонал). Однако вес самого кольца является ограничивающим фактором для широкого распространения такой конструкции.
Вентилятор, так же, как импеллер, заключен в кольцо, но кроме того, имеет входной и выходной направляющие аппараты. Направляющий аппарат представляет собой систему неподвижных лопастей (статор), позволяющих регулировать поток воздуха, попадающий на ротор вентилятора, и тем самым поднять его эффективность. Очень широко применяется в современных авиационных двигателях.

Геометрические характеристики воздушного винта влияют на его аэродинамику. Сечения рабочей части лопасти воздушного винта имеют профили аналогично профилям крыла самолёта и при вращении создают такие же аэродинамические силы.
Профиль лопасти ВВ характеризуется также как у крыла - хордой, относительной толщиной и относительной кривизной. Наиболее распространенные формы лопасти воздушного винта в плане - симметричная и саблевидная. Плоскость, перпендикулярная оси вращения винта, называется плоскостью вращения винта.
Углом установки лопасти винта
· - называется угол наклона хорды сечения лопасти к плоскости вращения винта

Рис. 1. Формы воздушного винта
а - профиль лопасти, б - формы лопастей в плане

Геометрический шаг винта - это расстояние, которое движущийся поступательно винт должен пройти за один свой полный оборот, если бы он двигался в воздухе, как в твердой среде.
Для определения, чему равен шаг винта, представим, что винт движется в цилиндре, радиус которого равен расстоянию от центра вращения винта до точки Б на лопасти винта (рис.3). Эта точка опишет на поверхности цилиндра винтовую линию. Из прямоугольного треугольника ЦВБ находим, чему равен шаг винта:

где
· - угол установки лопасти винта.
Развернем отрезок цилиндра, равный шагу винта Н по линии БВ. Получится прямоугольник, в котором винтовая линия превратилась в диагональ этого прямоугольника ЦВ. Эта диагональ наклонена к плоскости вращения винта БЦ под углом
·. Шаг винта будет тем больше, чем больше угол установки лопасти
·.
Если все сечения лопасти винта имеют разный шаг, то за общий шаг винта считается шаг сечения, находящегося на расстоянии от центра вращения, равном 0,75R, где R-радиус винта. Этот шаг называется номинальным, а угол установки этого сечения - номинальным углом установки.

Рис. 2. Диаметр, радиус, геометрический шаг воздушного винта
Для большей прочности применяют лопасти с переменной толщиной - постепенным утолщением к корню. Ребро лопасти, рассекающее воздух, называется передней кромкой (или ребром атаки), а заднее ребро - задней кромкой.
Диаметром винта называется диаметр окружности, описываемой концами лопастей при вращении винта. Диаметр современных винтов колеблется от 2 до 5 м.

Рис. 3. Развертка винтовой линии
Поступь воздушного винта - это действительное расстояние, на которое движущийся поступательно винт продвигается в воздухе вместе с самолетом за один свой полный оборот.
Если скорость самолета V выражена в м/с, а число оборотов винта в секунду, то поступь винта Нn (м) можно найти по формуле:
Нn = V / nс
Поступь винта несколько меньше геометрического шага винта. Это объясняется тем, что лопасть винта проскальзывает в воздухе при вращении ввиду низкого значения плотности его относительно твердой среды.
Разность между значением геометрического шага и поступью воздушного винта называется скольжением винта и определяется по формуле
S = H - Hn.
Относительная поступь –
· это отношение поступи воздушного винта к его диаметру,
· = Нn / D.
После подстановки получим формулу относительной поступи значения Нn:

· = V / nс · D
Конструктивно воздушные винты исполняются трёх видов.
Винт неизменяемого шага имеет лопасти, которые выполнены со ступицей как единое целое и не могут вращаться вокруг своих осей.

Рис. 4. Воздушный двухлопастный винт неизменяемого шага

Хорды сечений лопастей такого винта могут лежать в одной плоскости (лопасть "без крутки") и в разных плоскостях, так как лопасть выполняется закрученной (или "лопасть с круткой"). Поэтому воздушные винты подразделяются на винты с постоянным шагом вдоль лопасти (все сечения имеют одинаковый шаг), переменным шагом (сечения имеют разный шаг).
Например: Воздушный винт АВ-72 двигателя АИ-24 имеет переменный шаг вдоль лопасти, так как это выгодно с аэродинамической точки зрения. Все сечения лопасти винта набегают на воздушный поток под одинаковым углом атаки
·.
Винт фиксированного шага имеет лопасти, которые устанавливаются на земле перед полетом под определённым углом к плоскости вращения и фиксируются, т.е. в полете угол установки не меняется. ВФШ является однорежимным. Его регулируют только на одну (расчетную) скорость, на одну расчетную высоту и постоянные обороты.
Винт изменяемого шага (ВИШ) имеет лопасти, которые во время работы могут автоматически при помощи гидравлического или электрического привода вращаться вокруг своих осей и устанавливаться под нужным углом к плоскости вращения.
По диапазону углов установки лопастей воздушные винты изменяемого шага подразделяются:
на обычные, когда угол установки изменяется от 13 до 50° (легкомоторные ЛА);
на флюгерные - угол установки меняется от 0 до 93°;
на тормозные или реверсные винты, имеют изменяемый угол установки от -15 до +90° (таким винтом создают отрицательную тягу и сокращают длину пробега самолета).

Занятие № 3. Тема 1.2. Аэродинамические характеристики воздушного винта (2 часа)
Вопросы: Частота вращения лопасти ВВ, окружная скорость вращения винта. Угол атаки элемента лопасти, его зависимость от скорости полета и частоты вращения. Истинная скорость обтекания лопасти, треугольник скоростей. Угол подхода вектора истинной скорости воздушного потока к сечению лопасти ВВ по отношению к плоскости вращения лопастей.
К аэродинамическим характеристикам воздушных винтов относятся угол атаки и тяга воздушного винта. Для определения угла атаки графически необходимо определиться с понятием вращательной (окружной) скорости воздушного винта и её вектора, а также с понятием поступательной скорости и её вектора.
Вращательная (окружная) скорость равна

где: nс - обороты двигателя в сек;
r – расчетный радиус лопасти винта в м. На воздушных винтах АВ-68, АВ-72
r = 1,6м, поэтому окружная скорость при nс =1250 об/мин будет равна 754 км/ч.
Чем дальше элемент лопасти находится от центра вращения воздушного винта, тем больше вращательная (окружная) скорость U.
Поступательная скорость - это скорость самолета V. При вращении винта каждый элемент лопасти будет создавать аэродинамические силы, величина и направление которых зависят от скорости движения самолета (скорости набегающего потока) и угла атаки.
Результирующая скорость вращения элемента лопасти винта W равна геометрической сумме поступательной и вращательной скоростей и находится по правилу прямоугольного треугольника



Рис. 5. Угол установки и угол атаки лопасти
Углом атаки элемента лопасти винта
· называется угол между хордой профиля лопасти и направлением его истинного результирующего движения W.
При современной трактовке теории ВВ дополнительно ввели угол подхода воздушного потока к хорде сечения лопасти
· =
· -
·.
Рассмотрим две схемы зависимости угла атаки от U при V=Const и от V при U=Const. Когда воздушный винт вращается, а поступательная скорость равна нулю (V=0), то каждый элемент лопасти винта имеет угол атаки, равный углу установки элемента лопасти
·. При поступательном движении воздушного винта угол атаки элемента лопасти винта отличается от угла установки профиля лопасти винта (становится меньше его).
Чем больше вращательная (окружная) скорость, тем больше угол атаки элемента лопасти воздушного винта. И наоборот, чем больше поступательная скорость воздушного винта, тем меньше угол атаки элемента лопасти воздушного винта.
В действительности картина получается сложнее. Так как винт засасывает и вращает воздух, отбрасывает его назад, сообщая ему дополнительную скорость V' (или
·V) , которую называют скоростью подсасывания. В результате истинная скорость W' будет по величине и направлению отличаться от скорости подсасывания, если их сложить геометрически. Следовательно, и истинный угол атаки
·' будет отличаться от угла
· , но пока это учитывать на будем из-за его малости.
Итак, каждый элемент лопасти совершает сложное движение, состоящее из вращательного и поступательного движений. Анализируя вышесказанное, можно сделать выводы:
при поступательной скорости V = 0 угол атаки максимальный и равен углу установки лопасти винта;
при увеличении поступательной скорости угол атаки уменьшается и становится меньше угла установки;
при какой-то определённой скорости полёта угол атаки ВФШ может быть = 0;
при большой скорости полета угол атаки лопастей может стать отрицательным;
чем больше скорость вращения воздушного винта, тем больше угол атаки его лопасти.
Сделанные выводы объясняют, как изменяется сила тяги винта неизменяемого шага при изменении скорости полета и числа оборотов.

Занятие № 4. Тема 1.3. Сила тяги и сила сопротивления вращению воздушного винта (2часа)
Вопросы: Сила тяги и сила сопротивления вращению лопастей воздушного винта. Момент сопротивления вращению лопасти.
Сила тяги воздушного винта возникает в результате действия полной аэродинамической силы
·R на элемент лопасти винта при его вращении.




Рис.6. Аэродинамические силы воздушного винта

Разложив эту силу на две составляющие, параллельную оси вращения и параллельную плоскости вращения, получим силу тяги
·Р и силу сопротивления вращению
·Х элемента лопасти винта. Суммируя силу тяги отдельных элементов лопасти винта и приложив ее к оси вращения, получим силу тяги винта Р.
Тяга винта зависит от диаметра винта D, числа оборотов в секунду n, плотности воздуха
· и подсчитывается по формуле (в кгс = 9,8 Н или Н = 0,102 кгс):


где
· - коэффициент тяги винта, учитывающий форму лопасти в плане, форму профиля и угла атаки, определяется экспериментально.
Таким образом, сила тяги винта прямо пропорциональна своему коэффициенту, плотности воздуха, квадрату числа оборотов винта в секунду и диаметру винта в четвертой степени.
Зависимость тяги воздушного винта от высоты полёта. С увеличением высоты полёта плотность воздуха в атмосфере уменьшается, значит, и тяга воздушного винта будет пропорционально уменьшаться. В безвоздушном пространстве воздушные винты не применяются.
Зависимость тяги воздушного винта от скорости полёта. С увеличением скорости полета углы атаки лопасти винтов неизменяемого и фиксированного шага уменьшаются. Соответственно уменьшается тяга воздушного винта до нулевого значения и даже может стать отрицательной. Наибольший угол атаки лопасти винта при расчетных (равновесных) оборотах двигателя будет на земле (
· =
·) , при скорости перемещения ЛА равной нулю.
График зависимости тяги от скорости полёта показан на рис. 7.









Рис. 7. График зависимости тяги от скорости полёта

Сила сопротивления вращению определяется по формуле

где: Схл - коэффициент сопротивления лопасти, учитывающий ее форму в плане, форму профиля, угол атаки и качество обработки поверхности;

· – плотность воздуха, кг/см3 ;
W - результирующая скорость обтекания лопасти, м/с;
Sл - площадь лопасти, м2;
k - количество лопастей.
Т.к. лопасти винта имеют геометрическую симметрию, то величины сил сопротивления и удаления их от оси вращения будут одинаковые.

Занятие № 5. Тема 1.4. Моменты, возникающие при совместной работе воздушного винта и двигателя (2 часа).
Вопросы: Крутящий момент двигателя для вращения ВВ. Основные параметры, влияющие на Мкр двигателя. Совместная работа винта и двигателя: понятие о «легком» и «тяжелом» винтах, сравнение момента сопротивления вращению винта с крутящим моментом двигателя на разных высотах и при различных скоростях полета для ВФШ.
Крутящий момент на валу воздушного винта, создаваемый двигателем (в кгс·м или Н·м), определяется по формуле:

где : М кр - крутящий момент на валу двигателя, (Н·м).
Ne - эффективная мощность двигателя, (кгс· м/с). (по Ne см. Занятие № 6)
n - обороты /сек.
Мкр на валу двигателя не зависит от скорости полёта! Он зависит от мощности Ne.
Мкр двигателя, всего лишь силовой фактор, показывающий, как нагружен при работе вал двигателя. Мкр может существовать сам по себе, без мощности.
Так пытаясь отвернуть «прикипевший» винт или болт можно удлиняя рычаг ключа, наращивая его трубой. Крутящий момент стал большим, а болт ни с места, т.е. работы нет – значит, нет и мощности, т.к. N = А / t.
Момент сопротивления вращению Мторм ( Мт). Сумма сил сопротивления вращению лопасти винта относительно его оси вращения создает момент сопротивления вращению винта, который уравновешивается крутящим моментом двигателя:

Мт = Хв rв или Мт = Сх ·
·W2/2·S·k·rе (Н·м)

где: rв – расстояние от оси вращения ВВ до точки приложения силы сопротивления вращению.
Тормозящий момент винта Мторм= Х·rе ·k противодействует крутящему моменту на валу двигателя Мкр. Для того чтобы винт вращался с постоянными оборотами, необходимо, чтобы тормозящий момент, был равен крутящему моменту двигателя.
Мторм = Х·rе ·k = Мкр


Рис. 8. Тормозящий момент воздушного винта и крутящий момент двигателя
Выведена формула определения тормозящего момента для воздушного винта:
Мторм = (
·/2
·) ·
· · n2 · D5 (кгс · м);









Рис. 9. Зависимость М кр и Мторм винта фиксированного шага от скорости полёта
Понятие о «тяжелом» и «легком» винтах. Если Мторм в полёте окажется больше Мкр, то винт становится «тяжелым», обороты винта падают. Если Мторм будет меньше Мкр – винт «лёгкий», обороты его растут.
По аналогии с Мкр двигателя Мторм можно записать эмпирической формулой:
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415.
Поэтому мощность, потребная от двигателя для вращения воздушного винта определяется по формуле:
Nпотр = (
·/4500) ·
· · n3 · D5 (кгс · м/с);
где:
· – коэффициент мощности, потребной для вращения воздушного винта.
В дальнейшем будем считать, что число 1/4500 входит в коэффициент
· и запись формулы мощности, потребной для вращения воздушного винта пишется как:
Nпотр =
· ·
· · n3 · D5 (кгс · м/с);
где
· - коэффициент мощности, зависящий от формы воздушного винта, числа лопастей, угла установки, формы лопасти в плане, от условия работы воздушного винта, например от поступи Нп или относительной поступи (
· - лямда)

· = V/nс·D
Из формулы Nпотр видно, что потребная мощность для вращения воздушного винта зависит от коэффициента мощности, от высоты полета, оборотов и диаметра воздушного винта.
С увеличением скорости полета уменьшается угол атаки элемента лопасти воздушного винта, поэтому уменьшается и потребная мощность на вращение воздушного винта.
С увеличением высоты полета плотность воздуха уменьшается, и потребная мощность на вращение воздушного винта также уменьшается.
С увеличением оборотов двигателя в кубической зависимости растёт сопротивление вращению воздушного винта и потребная мощность на вращение воздушного винта увеличивается.
Современные воздушные винты в полёте всегда имеют постоянные расчетные обороты, чтобы на номинальном режиме концы лопастей обтекались дозвуковым потоком воздуха. Для этого между валом двигателя и воздушным винтом устанавливают планетарный редуктор. Степень редукции подбирается таким образом, чтобы обороты воздушного винта были согласованы с работой винта и двигателя.

Мощность потребная от двигателя для создания воздушным винтом тяги на определённой скорости полёта ещё называют тяговой (полезной) мощностью NпотрР
Работа воздушного винта - это тяга на длине действительного шага (поступи).
А = Рв · Нп (кгс·м или Н·м или Дж = кгс·м2/с2 ); 1кгс = 9,8 Н
где: Рв - тяга воздушного винта (кгс или Н). 1Н = 1кгс /g (9,8 м/с2) = 0,102 кгс·м/с2
Работа, производимая силой тяги воздушного винта при движении самолета за 1с, называется тяговой (полезной) мощностью воздушного винта Nпотр Р.

Nпотр Р = Рв· Нп / t (кгс · м/с или Ватт = Дж\с = кгс·м2/с3).
Формула для определения тяговой (полезной) мощности воздушного винта имеет окончательный вид:
NпотрР = Рв · V =
· ·
· · n2с· D4 · V (кгс·м/с);


Рис. 11. Кривая изменения тяговой мощности в зависимости от скорости полета
Кривая изменения тяговой мощности воздушного винта в зависимости от скорости полета выполнена для постоянных оборотов воздушного винта фиксированного шага и постоянной высоты полёта.
С увеличением скорости полета тяговая мощность воздушного винта уменьшается, т.к. уменьшается угол атаки воздушного винта. При работе воздушного винта, когда самолет не движется, развивается максимальная тяга, но тяговая мощность при этом равна нулю, так как скорость движения равна нулю. С увеличением высоты полета тяговая мощность воздушного винта уменьшается вследствие уменьшения плотности воздуха.
Частота вращения воздушного винта (nс - обороты в сек.) подбираются с условием получения для расчетного сечения лопастей окружной скорости близкой к критическому значению и поддерживается в полёте всегда постоянной.

Коэффициент полезного действия воздушного винта (КПД). Воздушный винт, вращаемый двигателем, развивает тягу, преодолевая лобовое сопротивление самолета в полёте (т.е. при движении самолета) и должен преодолевать также сопротивление тормозного момента, возникающего на лопастях. Поэтому, только часть энергии вращения вала двигателя, затрачивается на создания тяги и преодоления лобового сопротивления в полёте, а другая часть затрачивается на вращение воздушного винта и закрутку отбрасываемой винтом воздушной струи. Следовательно, полезная (секундная) работа, или полезная (тяговая) мощность винта Nв, будет несколько меньше мощности, потребной на вращение воздушного винта и закручивание масс воздуха Nпотр.
Отношение полезной (тяговой) мощности к мощности потребляемой воздушным винтом на вращение, называется коэффициентом полезного действия (КПД) воздушного винта и обозначается
·. КПД определяется по формуле:


· = Nпотр Р / Nпотр вращ или
· =
· ·
· /
· или
· = К·Вмах / D;
где: К·Вмах - величина покрытия лопасти воздушного винта,
К – число лопастей, В мах – максимальная ширина лопасти, D - диаметр ВВ.
КПД всегда меньше единицы и у лучших воздушных винтов достигает величины 0,8...0,9, что делает их очень привлекательными для авиационных конструкторов.






Рис.12. Графики зависимости
·,
· и
· от
·.

Занятие № 6. Тема 1.5. Понятие о полезной мощности двигателя. (2 часа)
Вопросы: Понятие о полезной мощности двигателя. Мощность двигателя потребная для создания тяги и мощность, потребная для вращения воздушного винта. Коэффициент полезного действия воздушного винта (КПД). Характеристики воздушного винта: зависимости коэффициента тяги, коэффициента мощности и КПД от скорости полёта (относительной поступи).
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – это тепловой агрегат, в котором химическая энергия топлива, сгорающая в рабочей полости (камере сгорания) преобразуется в механическую работу, т.е. в ДВС топливо, сгорая в КС, отдаёт тепловую энергию (преобразует её в механическую энергию вращения вала).
Количественной характеристикой преобразования какой-либо одной формы энергии в другую является работа. Работа положительная, когда выработанная энергия отдаётся и отрицательная – если энергия приобретается.
Мощность, развиваемая двигателем – это его способность вращать какой-либо вал, одновременно создавая на нём крутящий момент, т.е. сгорание топливной смеси вращает через поршни коленчатый вал (или турбина вращает вал двигателя ТРД) создавая крутящий момент Мкр.
Мощность на валу двигателя не рассматривается в отрыве от крутящего момента Мкр. Для максимальной скорости важна мощность двигателя Nдв, для ускорения- Мкр.
Эластичностью двигателя называется отношение между числом оборотов при максимальной мощности и числом оборотов при максимальном крутящем моменте (важно для поршневых двигателей). Среднее значение её примерно от 1,4 до 2,8. Чем больше эластичность, тем лучше двигатель.
Мощность двигателя – это работа двигателя при сжигании топлива за единицу времени: Nдв = А / t (кгс · м/с или л.с.) 1 л.с. = 75 кгс · м/с.
Под эффективной мощностью авиационного двигателя понимают наибольшую его мощность при минимальном удельном расходе топлива (так называемая крейсерская мощность).
Она разделяется на: полную, полезную и номинальную.
Полная мощность – это эффективная мощность двигателя без вычета каких-либо затрат.
Полезная мощность – это эффективная мощность двигателя с вычетом затрат мощности на приведение в действие вспомогательных агрегатов или механизмов, необходимых для его работы.
Номинальная мощность – это полезная мощность, гарантированная заводом-изготовителем для определённых условий работы.
Мощность двигателя не зависит от теплоты сгорания и может быть увеличена только наддувом, когда в том же объёме камеры сгорания удаётся сосредоточить больше воздуха и сжечь больше топлива – в итоге получить больше мощность.

Эффективная мощность Nе для поршневых двигателей является составляющей индикаторной мощности. Индикаторная мощность больше эффективной мощности на величину потерь мощности на трение поршней и подшипников кривошипно-шатунного механизма.
Мощность, развиваемая поршнем внутри цилиндра, называется индикаторной мощностью (Ni).
Ni = Nе + Nтр

Ni может вычисляться теоретически или по индикаторной диаграмме.

Ni = Рi · Vi · i · n / 450000·
· ( л.с.); 1 л.с.= 75 кгс · м/с.
где: Рi – среднее индикаторное давление (кгс/см2);
Vi - рабочий объём цилиндра (см3);
i - число цилиндров;
n - число оборотов коленчатого вала в мин;

· - коэффициент тактности (четырёх или двухтактный).
Индикаторная диаграмма одноцилиндрового четырёхтактного двигателя несколько напоминает диаграмму идеального цикла Карно. Сади Николо Карно (17961832 г.г.) – французский инженер физик, один из основателей термодинамики. Он сделал вывод, что «полезная работа производится только при переходе теплоты от нагретого тела к более холодному, а разность температур определяет КПД тепловой машины».
Цикл Карно – это обратимый круговой процесс, состоящий из двух изотермических процессов (расширения и сжатия) и двух адиабатических процессов (расширения и сжатия).
Изотермический процесс – это термодинамический процесс, протекающий при постоянной температуре:
Р ·
· = RТ = Соnst или Р = Соnst /
· ,
т.е. давления в изотермическом процессе обратно пропорциональны удельным объёмам.
Адиабатический процесс – термодинамический процесс, в котором система не обменивается теплотой с окружающей средой. Характеристикой этого процесса является условие: dq = 0 (приращение теплоты = 0).









Рис.10. Индикаторная диаграмма и диаграмма цикла Карно

Заключение: Итак, можно сделать следующее обобщение:
Мощность, развиваемая двигателем, вращает вал, создавая на нём крутящий момент Мкр., т.е. энергия от сгорания топливной смеси вращает через поршни коленчатый вал (или турбина вращает вал двигателя ТРД) с числом оборотов в сек. nс
Мкр.- это усилие, развиваемое двигателем или его энергия.
Энергия – это количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи. Измеряется в кгс · м или Н · м или Дж.

где : М кр - крутящий момент на валу двигателя, (кгс · м или Н · м).
Ne - эффективная мощность двигателя, (кгс · м/с или Ватт = Дж/с).
nс - обороты /сек.
Мощность двигателя – это работа двигателя при сжигании топлива за единицу времени: Nдв = А / t (кгс · м/с или л.с. или Ватт = Дж/с = кгс · м2/с3);
Под эффективной мощностью авиационного двигателя понимают наибольшую его мощность при минимальном удельном расходе топлива (так называемая крейсерская мощность).
Мощность потребная от двигателя для создания воздушным винтом тяги на определённой скорости полёта ещё называют тяговой (полезной) мощностью NпотрР
Работа воздушного винта – это создаваемая им сила тяги на длине действительного шага (поступи).
А = Рв · Нп (кгс·м или Н·м или Дж = кгс·м2/с2 ); 1кгс = 9,8 Н
где: Рв - тяга воздушного винта (кгс или Н). 1Н = 1кгс /g (9,8 м/с2) = 0,102 кгс·м/с2
Работа, производимая силой тяги воздушного винта при движении самолета за 1с, называется тяговой (полезной) мощностью воздушного винта Nпотр Р.
NпотрР = Рв· Нп / t (кгс · м/с или Ватт = Дж\с = кгс·м2/с3).
Формула для определения тяговой (полезной) мощности воздушного винта имеет окончательный вид:
NпотрР = Рв · V =
· ·
· · n2с· D4 · V (кгс·м/с).
При вращении воздушного винта валом двигателя, на нём создаётся тормозящий момент М торм. Мторм = (
·/2
·) ·
· · n2 · D5 (кгс · м);
По аналогии с Мкр двигателя Мторм можно записать эмпирической формулой:
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415;
откуда Nпотр = Мторм · nс / 716,2.
Для определения Nпотр подставим в расчетную формулу Мторм
Поэтому мощность, потребная от двигателя для вращения воздушного винта определится по формуле:
Nпотр = (
· ·
· · n3 · D5)/(6,28 · 716,2) (кгс · м/с);
где:
· – коэффициент мощности, потребной для вращения воздушного винта.
В дальнейшем будем считать, что число 1/4500 = 0,0002 (ввиду своей малости) входит в коэффициент
· и запись формулы мощности, потребной для вращения воздушного винта запишется как:
Nпотр =
· ·
· · n3 · D5 (кгс · м/с);
где
· - коэффициент мощности, зависящий от формы воздушного винта, числа лопастей, угла установки, формы лопасти в плане, от условия работы воздушного винта, например от поступи Нп или относительной поступи (
· - лямда).
Отношение полезной (тяговой) мощности к мощности потребляемой воздушным винтом на вращение, называется коэффициентом полезного действия (КПД) воздушного винта и обозначается
·. КПД определяется по формуле:

· = Nпотр Р / Nпотр вращ или
· =
· ·
· /
·
Мощность двигателя часто выражают в л.с. Лошадиная сила – это внесистемная единица мощности = 735,499 Вт (её в системе СИ нет). В большинстве Европейских стран 1 л.с. = 75 кгс · м/с при стандартном ускорении свободного падения 9,8 м/с2. В системе СИ один Ватт (Вт) = 0,102 кгс · м/с, или 1 кгс · м/с = 9,8 Вт, что будет соответствовать 0,102 / 75 = 0,00136 = 1,36 · 10-3 л.с.
Пример: Современный самолёт с двумя винтовыми ТВД (Ил 112В) разработанный коллективом КБ им. Ильюшина и изготовленным Воронежским авиационным заводом (ВАСО) имеет воздушные винты АВ-112 диаметром лопастей 3,9 м с расчетной тягой 3645 кгс. Эффективная мощность двигателя ТВ7-117С на валу - 2800 л.с. Максимальная (полная) мощность двигателя 3500 л.с. Крейсерская скорость полёта 450550 км/час. Примем скорость полёта 500 км/час (или 139 м/с). Проверим, соответствует ли указанная мощность двух двигателей ТВ7-117С этой летной характеристике?
Nпотр Р = Р · V = 3645· 139 = 506655 кгс · м/с = 6755 л.с.(при одном двигателе).
Занятие № 7. Тема 1.6. Основные режимы работы воздушного винта (2 часа).
Вопросы: Режимы работы воздушного винта неизменяемого шага.
К режимам работы ВВ относятся: режим работы на месте (V = 0), положительной тяги, нулевой тяги, отрицательной тяги, авторотации и ветряка. Угол атаки
· характеризует режимы работы воздушного винта.

Рис. 13. Режимы работы воздушного винта
Основной режим работы воздушного винта – это режим положительной тяги, который создаётся при угле атаки лопасти
· > 0.
Максимальная положительная тяга создаётся при работе воздушного винта на месте, т.е. когда V = 0 и угол установки лопастей
· = 4045°. Обороты воздушного винта, при этом, должны быть номинальными (расчетными), дающими докритическую окружную скорость обтекания расчетного сечения элемента лопасти.
Как и при обтекании профиля крыла самолёта воздушным потоком, в центре давления элемента лопасти воздушного винта возникает полная аэродинамическая сила R =
· P2 + Q2. Сила тяги Р, представляющая собой проекцию R на направление полёта, считается положительной, когда её направление совпадает с направлением полёта. Сила сопротивления вращению лопастей Q направлена против вращения воздушного винта и поэтому снимает мощность с вала двигателя.
Режим нулевой силы тяги возникает при "нулевом" или очень малом отрицательном угле атаки элемента лопасти воздушного винта. Вектор полной аэродинамической силы R оказывается совмещённым с плоскость вращения воздушного винта. Поэтому сила тяги Р будет равна 0. Воздушный винт создаёт только момент торможения Мторм, на уравновешивание которого затрачивается вся энергия вращения вала двигателя.
Режим отрицательной силы тяги - этот режим возникает при отрицательном угле атаки, когда воздушный поток набегает на спинку лопасти винта. Полная аэродинамическая сила R при этом заходит за плоскость вращения воздушного винта, так же раскладываясь на две составляющие. Аэродинамическая сила тяги воздушного винта Р становится направленной назад, против направления полёта, а сила сопротивления вращению Х - остаётся направленной по прежнему против вектора окружной скорости. В горизонтальном полёте такой режим работы воздушного винта нежелателен.
Режим реверса тяги – это режим отрицательной тяги, который специально создаётся для торможения самолёта при посадке. Лопасти воздушного винта при этом переводятся на установочный угол
·, близким к 0. При этом угол атаки
· приобретает небольшое отрицательное значение. Воздушный поток набегает на спинки лопастей. Сила тяги Р становится направленной против движения самолёта. Сила сопротивления вращению лопастей Q остаётся направленной против вращения воздушного винта, поэтому винт снимает мощность с вала двигателя.
Режим самовращения (или ветряка) возникает ещё большем отрицательном угле атаки лопастей. Полная аэродинамическая сила воздушного винта R при этом оказывается направленной назад, по оси двигателя. Сила тяги Р, при этом, будет направленной против движения самолёта. Силы сопротивления вращению лопастей Q фактически уже не будет, не будет и момента сопротивления вращению. Режим самовращения может наступить и при отказе одного из двигателей. При этом отрицательная сила тяги не только увеличивает сопротивление движению самолёта, но и создаёт неуравновешенный момент, разворачивающий самолёт в сторону отказавшего двигателя. Для уменьшения этого момента воздушный винт вводится во флюгерное положение, т.е. лопасти винта разворачиваются на угол установки равный 8393°, оставляя небольшой отрицательный угол атаки.
Небольшой отрицательный угол атаки при флюгировании оставляют для того, чтобы воздушный винт продолжал вращаться от энергии набегающего воздушного потока с допустимыми оборотами для работы коробки приводов двигателя, на которой закрепляются агрегаты, необходимые для работы других систем самолёта (гидравлические насосы, электрические генераторы и др.)
Режим авторотации возникает при очень большом отрицательном угле атаки, когда полная аэродинамическая сила R будет иметь направление назад и вниз. Воздушный винт, снимая мощность с вала двигателя и получая дополнительно энергию набегающего воздушного потока, будет сильнее раскручиваться, что может привести к недопустимо большим оборотам. "Раскрутка" может стать причиной разрушения воздушного винта и двигателя. Чтобы предупредить "раскрутку" винта, уменьшают обороты двигателя. Если двигатель не дросселировать, то может произойти его разрушение.
Тема 2. Управление шагом воздушного винта
Занятие № 8. Тема 2.1. Аэродинамические и центробежные силы возникающие на лопастях воздушного винта (2 часа)
Вопросы: Аэродинамические и центробежные силы лопастей воздушного винта: природа возникновения, воздействие их на угол установки. Схема действия на лопасть винта собственных центробежных сил
При изучении автоматических воздушных винтов изменяемого шага необходимо дать определение трёх очень важных точек, расположенных на хорде сечения элемента лопасти: центр жесткости, центр тяжести, центр давления.
Центром жесткости называется точка на хорде сечения лопасти воздушного винта приложение внешней, в которой вызывает чистый изгиб лопасти, без скручивания. Обычно через центры жесткости проходит продольная ось лопасти. Для современных лопастей, имеющих крутку, центр жесткости расположен на расстоянии 4548% от носка лопасти.
Центром тяжести называется точка приложения сил веса лопасти. В ней приложены инерционные (центробежные) силы лопасти при её вращении. Для современных профилей воздушных винтов центр тяжести расположен на расстоянии около 3843% от носка лопасти.
Центром давления называется точка приложения равнодействующей аэродинамических сил, возникающих на лопасти при её вращении, т.е. в центре давления приложена полная аэродинамическая сила R. Обычно эта точка расположена на расстоянии 25% от носка лопасти (рис. 14).

Рис.14. Схема приложения полной аэродинамической силы

Полная аэродинамическая сила R на плече до оси вращения лопасти воздушного винта h создает крутящий момент, стремящийся развернуть лопасть на увеличение угла установки
·.
При рассмотрении действия на лопасть воздушного винта собственных центробежных сил выделим в поперечном сечении элемента лопасти два небольших объема, расположенных в передней и задней частях сечения (рис. 15).

Рис. 15. Характер действия на лопасть воздушного винта собственных центробежных сил:
а - действия на лопасть воздушного винта центробежных сил лопасти,
б - аэродинамические силы, действующие на винт.
Во время вращения воздушного винта на массы, заключенные в этих объемах, действуют аэродинамические силы Рц1 и Рц2, приложенные к их центрам тяжести и направленные по радиусам вращения r1 и г2. Раскладывая аэродинамические силы Рц1 и Рц2 на составляющие, направленные параллельно и перпендикулярно оси поворота лопасти, проанализируем их взаимодействие.
Продольная сила X, направленная параллельно оси поворота лопасти, стремится вырвать лопасть из лопастного стакана, вызывая растяжение лопасти. Поперечная сила Т, направленная перпендикулярно оси поворота лопасти, стремится повернуть лопасть в сторону уменьшения угла установки
· (поперечные силы T1 и Т2 создают моменты Мл1 и Мл2 лопасти, которые зависят от их массы, числа оборотов воздушного винта и установочного угла лопасти
·, а также от расстояния объемов от оси поворота лопасти h1 и h2. Максимальное значение его соответствует 0 или 90°.
Собственные центробежные силы поворачивают лопасти на малый шаг (уменьшение
· ).
Аэродинамическая сила R, приложенная в центре давления профиля, создает момент, поворачивающий лопасть в сторону увеличения шага.
При увеличении угла установки лопасти ( увеличивается и момент аэродинамической силы, но его абсолютное значение в диапазоне рабочих углов поворота рабочих лопастей небольшое по сравнению с величинами центробежных моментов противовесов (рис 16).

Рис. 16. Характер действия на лопасть воздушного винта центробежных сил противовеса
Рассмотрим действие на лопасть винта центробежных сил противовеса.
Центробежные силы противовесов лопастей Рпр приложены в центре тяжести противовесов и направлены по радиусам их вращения.
При анализе действия центробежной силы противовеса Рпр раскладываем ее на две составляющие: силу К, направленную параллельно оси лопасти, которая стремится изогнуть кронштейн противовеса, и силу N, направленную перпендикулярно оси поворота лопасти, которая стремится повернуть лопасть в сторону увеличения ее угла установки
·.
Момент противовеса Mпр= N · h (кгc) зависит от величины массы противовеса, радиуса его вращения, числа оборотов воздушного винта, угла установки лопасти и угла установки противовеса
·пр.
Центробежный момент противовеса разворачивает лопасть на большой шаг.

Занятие № 9. Тема 2.2. Воздушные винты изменяемого шага (ВИШ) (2 часа)
Вопросы: Особенности современных авиационных воздушных винтов. Винты изменяемого шага (ВИШ). Принцип работы винта изменяемого шага (ВИШ).
Винтом изменяемого шага называется такой воздушный винт, лопасти которого могут вращаться вокруг своих осей и устанавливаться под необходимым углом установки, обеспечивающим расчетный угол атаки, дающий максимальную тягу.
Первые серийные российские самолёты, имеющие управление шагом воздушного винта, были СБ-2 и ДБ-3. На них устанавливались двухшаговые воздушные винты ВИШ-2 и ВИШ-3. В кабине экипажа имелись две ручки управления: одна ручка управления двигателем ("газ") и вторая ручка управления винтом ("винт"). Пилот ручкой "газ" управлял режимом работы двигателя (взлётный режим, номинальный режим, крейсерский режим и т.д.), а второй ручкой управлял углом установки лопастей. Для взлёта устанавливался угол 23є (малый шаг), для крейсерского горизонтального полёта устанавливался угол 33є (большой шаг).
Обороты двигателя и винта определялись по прибору (тахометру) и удерживались близкими к расчётным. Поэтому скорость горизонтального полёта всегда поддерживалась постоянной расчетной. Мотор и воздушный винт работают каждый в своих наивыгоднейших условиях. При этом угол атаки крыла также должен быть наивыгоднейшим, обеспечивая максимальное аэродинамическое качество.
Вот что можно прочитать в книге лауреата Государственной премии СССР, доктора технических наук, генерал-полковника авиации А.Н.Пономарёва исследовавшего жизнь и творческий путь трижды героя Социалистического Труда академика, генерального конструктора большого семейства военных и гражданских самолётов С.В.Ильюшина – "Конструктор С.В.Ильюшин" о его дальнем бомбардировщике ДБ-3. "В целях наиболее эффективного использования мощности авиационных двигателей было принято решение о применении винтов изменяемого в полёте шага ВИШ-3. Лопасти винтов имели установку на малый шаг для взлёта и на большой шаг для полёта на крейсерском режиме. Винты изменяемого шага в то время были новинкой, но ВИШ-3 прошел достаточную проверку на двигателях М-86 и его применение на этом самолёте никаких сомнений у главного конструктора не вызывало". Тогда самолёт ДБ-3 с двумя двигателями М-86 лётчик-испытатель В.К.Коккинаки поднял на высоту > 11км, установив рекорд для самолётов такого класса.
Двигатель М-86 – это 14 цилиндровый, двухрядный, звездообразный форсированный М-85, который строили в СССР с 1935 г, как лицензированная копия французского мотора Гном-Ром Мистраль Мажер 14К. Этим занималось ОКБ-29 под руководством Назарова А.С.
Несколько позже ОКБ С.К.Туманского на базе двигателя М-86 изготовлены двигатели М-87 для нового самолёта-бомбардировщика Ил-4 (на базе ДБ-3). В ночь с 8 на 9 августа 1941 года группа бомбардировщиков Ил-4 выполнили первый налёт на Берлин и продолжали выполнять такие рейды в течение всей войны.
Скоростной бомбардировщик СБ-2 конструкции академика А.Н.Туполева выпускался с 1934 по 1941 годы, являлся наиболее эффективным и замечательным легким бомбардировщиком мира середины 30-х годов. Силовая установка имела два 12-цилиндровых V-образных двигателя конструкции Владимира Яковлевича Климова М-103. Таких двигателей было сделано более 14 тыс. шт.
Основоположником теории ВИШ является академик Ветчинкин. Примерно с 1937 года появляются воздушные винты изменяемого шага, работающие автоматически с приводом от собственных центробежных сил, создаваемых при вращении лопастями и мощными пружинами, устанавливаемыми внутри втулки.
Все современные воздушные винты являются винтами изменяемого в полёте шага (ВИШ) с высоким КПД (до 0,9).
Требования к винтам изменяемого шага:
- ВИШ должен иметь на всех режимах полета такие углы установки лопастей, при которых углы атаки будут наивыгоднейшими, т.е. К = МАХ;
- снимать с двигателя номинальную мощность на всем рабочем диапазоне скоростей и высот ( N ном – это мощность, гарантированная заводом-изготовителем);
- сохранять максимальное значение к.п.д. на большем диапазоне скоростей.
Поворот лопастей осуществляется специальными аэро-, электро- или гидромеханическими приводами (механизмами поворота лопастей). Соответственно воздушные винты изменяемого шага подразделяются на три типа:
- аэромеханические воздушные винты изменяемого шага,
- электромеханические воздушные винты изменяемого шага,
- гидромеханические воздушные винты изменяемого шага.
Аэромеханические воздушные ВИШ – это такие винты, у которых изменение угла установки лопастей производится аэродинамическими силами, центробежными силами и усилием пружины.
Электромеханические воздушные ВИШ - это такие винты, у которых изменение угла установки лопастей производится электрическими двигателями, соединёнными с лопастями через механические зубчатые редукторы или винтовые пары.
Гидромеханические воздушные ВИШ - это такие винты, у которых изменение угла установки лопастей производится давлением масла, подаваемым в полости цилиндра на поршень, находящихся во втулке винта.
Для всех ВИШ необходимо автоматическое устройство, предназначаемое для поддержания постоянства заданных оборотов вращения воздушного винта (и соответственно двигателя) путём синхронного изменения угла установки лопастей при изменении режима полёта (скорости и высоты) и которые называются регуляторами постоянства оборотов (РПО), т.е. воздушный винт эксплуатируется в единой системе "винт-регулятор".
Изменение в полёте угла установки воздушного винта даёт возможность сохранять соответствие полезной (тяговой) мощности двигателя и мощности затачиваемой на вращение ВВ на всех скоростях лётного диапазона полёта данного самолёта.
Принцип действия механизма поворота лопастей заключается в следующем.
Нижняя часть стакана, установленного в корпусе втулки винта на радиально-упорных шарикоподшипниках, имеет палец, на который шарнирно закрепляется шатун, связанный с подвижным поршнем или гайкой для соответственного типа винта изменяемого шага.
Механизмы изменения шага (поворота лопастей) устанавливаются на планетарном редукторе, закрепляемом на валу двигателя, т.к. обороты воздушного винта не должны превышать определённый предел, при котором окружная скорость расчетного сечения лопасти достигает критических скоростей обтекания.
В случае "облегчения" или "затяжеления" воздушного винта РПО совместно с механизмом поворота лопастей изменяет шаг винта (угол наклона лопастей) таким образом, чтобы расчетные обороты, заданные для данного ВИШ, при изменении режима полета оставались неизменными (равновесными).
При этом следует помнить, что обороты будут сохраняться до тех пор, пока эффективная мощность на валу двигателя Ne будет больше мощности, потребной для вращения воздушного винта при установке лопастей на самый малый угол (малый шаг).
Из темы "Режимы работы воздушного винта" нам известно, что при увеличении скорости горизонтального полета (от Vмин до Vмакс) угол атаки обтекания лопасти результирующей скоростью W =
· V2 + U2 постоянно уменьшается. Поэтому, механизм поворота лопастей винта изменяемого шага повышает угол установки от минимального значения
·мин (малый шаг) до максимального
·макс (большой шаг), а угол атаки лопасти фактически изменяется мало, и всегда сохраняется близким к наивыгоднейшему.
Принцип работы ВИШ рассмотрим на автоматическом винте АВ-72 серия 2А самолёта Ан-24:
При запуске двигателя, для быстрой раскрутки воздушного винта, необходимо иметь угол установки лопастей, обеспечивающий минимальное сопротивление вращению ("режим МЗГ"). На этом режиме можно производить руление по аэродрому. У винта АВ-72 такой угол установки = 8°, поэтому при запуске двигателя по каналам в полости корпуса винта поступает масло из магистрали смазки двигателя. Одновременно начинает работать масляный насос регулятора оборотов Р-68ДТ и от него масло под высоким давлением (3840 кгс/см2) будет поступать в канал гидравлического фиксатора шага (ГФШ). Обе магистрали поступления масла запираются в полостях, создавая гидравлический замок. При этом система будет находиться в равновесии, т.е. равенство потребляемой винтом мощности для вращения и передаваемой ему мощности от двигателя.
Центробежный фиксатор шага (ЦФШ) автоматически фиксирует винт в случае повышения его оборотов более 12801290 об/мин.
Механический фиксатор шага (МФШ) работает в диапазоне углов установки лопастей от 8° до 50° и во всех случаях дублирует работу ГФШ, т.е. он срабатывает, когда ГФШ не обеспечивает фиксацию шага.
При раскрутке авиационного двигателя начнут работать маслонасосы смазки и регулятора оборотов Р-68ДТ24, которые подают масло под давлением в каналы и полости корпуса втулки воздушного винта, в частности в канал гидравлического фиксатора шага, в полость большого шага (от насоса регулятора оборотов) и в полость малого шага (от насоса системы смазки). Давление масла запирается в полостях, создавая гидравлический замок. Система находится в равновесии, т.е. равенство потребляемой винтом мощности для вращения и передаваемой ему полезной мощности от двигателя на вращение винта (или М торм = М кр).
Вырулив на взлётно-посадочную полосу (ВПП) рычаги управления двигателями (РУД) устанавливаются в положение "взлётный режим", при котором используется вся мощность двигателя - развивается наибольшая тяга. Для этого необходимо, чтобы каждый элемент лопасти воздушного винта работал на углах атаки, близких к критическому, но без срыва воздушного потока. Для винта АВ-72 такой угол установки = 19° и его называют углом промежуточного упора
·пу . Аэродинамические и центробежные силы, возникающие при вращении винта, а также давление масла в полостях цилиндро - поршневой группы (ЦПГ) фиксируют лопасти на промежуточном упоре.
При этом двигатель развивает максимальные расчетные обороты "взлётного режима", а лопасти винта развивают наибольшую тягу. Сила сопротивления вращению лопастей достигает в этом случае такой величины, при которой момент сопротивления вращению винта и крутящий момент двигателя выравниваются, когда двигатель выходит на расчетные обороты. Пилот удерживает самолёт от начала разбега основными тормозами, проверяет работу двигателей и систем на "взлётном режиме" по приборам. Доложив диспетчеру о готовности самолёта к взлёту и получив разрешение "взлёт разрешаю" – пилот отпускает тормоза.
С увеличением скорости при разбеге угол атаки лопастей воздушного винта уменьшается. Уменьшается сопротивление вращению и воздушный винт "облегчается". Обороты двигателя начнут возрастать, но РПО удерживает их за счет управления подачей давления масла к поршню, изменения (увеличения) угла установки, сохраняя прежний угол атаки лопастей. По мере увеличения скорости движения самолёта, лопасти разворачиваются на больший угол установки
·ср.
Работа ВИШ на взлете характерна тем, что часть полезной (тяговой) мощности двигателя используется на обеспечение наибольшей тяги, а часть полезной мощности двигателя расходуется на подъём самолёта и поэтому скорость набора всегда меньше скорости горизонтального полёта. Скорость отрыва самолёта Ан-24 равна 265 км/час, далее начинается режим "набора высоты".
При наборе высоты скорость постоянная и равна около 300 км/час. Режим работы двигателей при этом остаётся "взлётным". Следует учесть, что при увеличении высоты полета мощность двигателя несколько уменьшается, винт "затяжеляется", но незначительно т.к. падение плотности воздуха, которое приводит к падению мощности, будет также уменьшать и силу сопротивления вращения.
После набора высоты полёта самолёт переходит в режим "горизонтального полёта". Та часть полезной мощности двигателей, которая затрачивалась на подъём, теперь может использоваться на увеличение крейсерской скорости. Пилот переводит РУДы на более облегченный режим работы двигателей = 0,7 N (крейсерский режим). При этом Мкр двигателя уменьшается, т.е. винт "облегчается", обороты винта начинают расти, срабатывает регулятор оборотов Р-68ДТ24 и подаёт сигнал на увеличение угла установки, винт вновь "затяжеляется" – обороты выравниваются. Скорость самолёта будет расти, угол атаки уменьшается, винт "облегчается", обороты начинают повышаться, - срабатывает РПО, - увеличивается угол установки до значения
·мах, (4345°) - воздушный винт переходит на "больший шаг", - винт "затяжеляется", обороты уменьшатся до расчетных. В дальнейшем, при постоянной скорости горизонтального полёта раной 450 км/час, воздушный винт находится в равновесном состоянии, т.е. Мкр = М торм, обороты Соnst = 1280 об/мин.
В начале режима "снижения" пилот убирает РУДы до 0,30,4 N. Мкр уменьшается, винт "затяжеляется", обороты начинают падать, срабатывает автоматический регулятор оборотов, подавая сигнал ЦПГ на уменьшение угла установки, винт "облегчается", обороты восстанавливаются. Снижение обычно производится с малой загрузкой двигателя или в режиме "планирования", тяга воздушного винта минимальная.
При заходе на посадку пилот убирает РУДы до МПГ, момент крутящий уменьшается, воздушный винт еще более "затяжеляется", регулятор оборотов даёт команду на "облегчение", винт устанавливается на малый шаг до упора. Это дает возможность летчику при выполнении всевозможных маневров на глиссаде посадки при необходимости быстро получить взлетную мощность двигателя. Скорость посадки самолёта Ан-24 = 175 км/час.
После касания самолётом ВПП пилот снимает воздушный винт с промежуточного упора 19° переключателем 2ВГ-15 на среднем пульте, винт "облегчается" до упора на 8°, а самолёт движется, поэтому угол атаки делается отрицательным, создаётся отрицательная тяга, которая тормозит движение самолёта по ВПП, помогая основной системе торможения.
Воздушный винт может устанавливаться во флюгерное положение (92°30') давлением жидкости от маслосистемы регулятора оборотов и флюгерным насосом (на остановленном двигателе – только флюгерным насосом). При флюгировании поршень винта перемещается вправо до упора флюгера (16). После ввода во флюгерное положение маслонасос регулятора оборотов Р-68ДТ автоматически отключается.
Основными узлами регулятора постоянных оборотов Р-68ДТ, для воздушного винта АВ-68И самолёта Ил-18, являются (по схеме РПО): маслонасос, обратный клапан, масляный фильтр, редукционный клапан (87), центробежный регулятор, электромагнитный золотник снятия винта с упора (96), селекторный клапан (104), клапан ввода воздушного винта во флюгерное положение (123), клапан вывода винта из флюгерного положения (128), клапан снятия винта с упора (133), узел всережимного флюгирования, концевой выключатель.
У самолёта Ан-24 (или Ан-26 и Ан-30) с воздушным винтом АВ-72 (АВ-72Т) регулятор постоянных оборотов несколько другой, но принцип его работы тот же. Диапазон углов установки лопастей от 8° до 84°30'.
Принцип действия механизма поворота лопастей – гидравлический, центробежный. Схема работы: обратная двухсторонняя.

Взаимное влияние воздушного винта и самолёта
Воздушные винты, установленные на двигателях самолетов, при работе испытывают влияние от расположенных вблизи него частей самолета, при этом уменьшается скорость воздушного потока в плоскости вращения винта, что увеличивает тягу воздушного винта. Такое изменение тяги характеризуется величиной
·, называемой коэффициентом торможения скорости, и входит в виде поправки в относительную скорость или поступь

где
·o - поступь изолированного воздушного винта,

· - коэффициентом торможения скорости (всегда больше 0).
С другой стороны, воздушный винт отбрасывает за собой массу воздуха, скорость которого больше скорости полета, увеличивает тем самым лобовое сопротивление частей самолета, находящихся в струе за воздушным винтом. Увеличение сопротивления самолета превышает по своей величине прирост тяги. В итоге - влияние обдувки самолета выражается общим понижением тяги двигательной установки.
Кроме того, за счет того, что скорость отбрасываемого воздушного потока воздушным винтом больше скорости полета, при обтекании частей самолета создается дополнительный прирост подъемной силы. Величина ее зависит от площади крыла, скорости полета, мощности силовой установки. Чем больше мощность силовой установки, тем больше прирост аэродинамических сил.

Занятие № 10. Тема 2.3. Методы изменения шага и управление скоростью полёта (2 часа)
Вопросы: Одноканальные ВИШ прямого и обратного принципа действия. Двухканальные ВИШ.
Автоматические ВИШ с гидравлическим, электрическим или механическим управлением работают по прямой односторонней, обратной односторонней или двусторонней (или двойной) схеме.
Лопасти винтов, работающих по прямой односторонней схеме, на малый шаг переводятся действием поперечных составляющих центробежных сил лопастей и давлением масла от маслосистемы двигателя (5,56,0 кгс/см2), на большой шаг – моментом центробежной силы противовеса и моментом полной аэродинамической силы МR = R·в (или на малых самолётах - силой сжатия специальной пружины).
Лопасти винтов, работающие по обратной односторонней схеме – уменьшение углов установки (малый шаг) происходит за счет поперечных составляющих центробежных сил лопастей, а увеличение шага производится высоким давлением масла, поступающего от маслонасоса регулятора оборотов (более 25 кгс/см2) и аэродинамическими силами лопастей.
Воздушные винты, работающие по двусторонней схеме, переводятся на малый шаг давлением от маслосистемы двигателя и моментом поперечных составляющих центробежных сил лопастей, на большой шаг - давлением масла от РПО, центробежными силами противовесов и аэродинамическими силами лопастей.
Следует обратить внимание на то, что выбор односторонней схемы обусловлен тем, что винт, работающий по этой схеме, расходует масла меньше, чем винты двухстороннего действия. Кроме того, использование в этой схеме центробежных сил для разворота лопастей в сторону малого шага в данном случае наиболее приемлемо, т.к. эти силы стабильны вследствие постоянной частоты вращения винта ТВД.
Конструкцию такого типа ВИШ рассмотрим на примере воздушного винта В530ТА-Д35 двигателя М14П самолёта Як-52 (Як-55).
Для данного воздушного винта минимальный угол установки 12°, максимальный угол установки 28,5°. Диапазон поворота лопастей 16±1°. Лопасти веслообразные, диаметр 2,4 м.
Автоматический воздушный винт совместно с регулятором постоянного числа оборотов автоматически поддерживает заданное число оборотов двигателя (1300 об/мин) на всех режимах полёта самолёта. Автоматическая работа винта основана на центробежном принципе по прямой схеме действия при одноканальной проводке масла в цилиндровую группу воздушного винта.
Перевод лопастей в сторону малого шага производится под действием сил, создаваемых давлением масла (~ 25 кгс/см2), поступающего в цилиндр винта от маслонасоса регулятора оборотов и за счет поперечных составляющих центробежных сил лопастей.



Рис. 18. Схема работы воздушного винта на равновесных оборотах и при переводе лопастей на «большой шаг» центробежными силами грузиков
1- корпус винта; 2- цилиндр; 3- поршень; 4- штуцер переходника; 5- противовес; 6-лопасть; 7-стакан лопасти; 8-палец; 9-сухарь; 10-поводок; 11-ступица; 12- кольца маслоуплотнительные; 13-вал винта; 14- канал подвода масла к регулятору оборотов; 15 - канал подвода масла к винту; 16 - коническая пружина; 17- грузик регулятор; 18 – золотник; 19 - маслонасос регулятора; 20 - редукционный клапан.
Перевод лопастей в сторону большого шага производится под действием момента, создаваемого центробежными силами противовесов и моментом полной аэродинамической силы МR.
При падении давления масла, поступающего от маслонасоса регулятора оборотов к винту, лопасти винта под действием центробежных сил противовесов переходят на упор большого шага, что обеспечивает продолжение полёта.
При "затяжелении" воздушного винта обороты уменьшаются, при "облегчении" – увеличиваются, а надо, чтобы обороты были постоянными на всех режимах работы двигателя, и соответствовать окружной скорости расчетного сечения лопасти меньше или равной местной скорости звука.
Это осуществляется соответствующей настройкой регулятора в зависимости от формы лопасти винта в плане и формы профиля лопасти.
При работе на равновесных режимах (оборотах), когда мощность двигателя, скорость полета и высота не меняются, центробежные силы Г-образных грузиков уравновешивают силу упругости регулируемой конической пружины и удерживают золотник в нейтральном положении. При этом масло, находящееся в полости цилиндра воздушного винта, оказывается закрытым в ней.
Лопасти воздушного винта под действием аэродинамических и центробежных сил противовесов стремятся повернуться в сторону увеличения шага и переместить поршень воздушного винта вперед, а закрытое в цилиндре масло удерживает поршень, являясь для него гидравлическим упором. Это удерживает лопасти от поворота, сохраняя шаг винта и обороты двигателя постоянными.
Если в полете увеличивается частота вращения коленчатого вала двигателя в результате повышения наддува или увеличения скорости полета, растут центробежные силы Г-образных грузов, которые, преодолевая силу сжатия конической пружины, перемещают золотник вверх, открывая канал слива масла из цилиндра винта в картер двигателя.
Масло из нагнетательной полости насоса поступает через редукционный клапан обратно на вход в насос с давлением 15 кгс/см2. Лопасти винта под действием полной аэродинамической силы и центробежных сил противовесов поворачиваются в сторону увеличения шага, повышая нагрузку на двигатель. При этом уменьшается число оборотов двигателя, снижаются центробежные силы Г-образных грузиков, а коническая пружина перемещает золотник в нейтральное положение при заданных оборотах (т.е. таких оборотах, при которых центробежные силы грузиков уравновешиваются силой упругости конической пружины).
Постоянство числа оборотов воздушного винта свидетельствует о том, что Мторм равен М кр двигателя. Уменьшение числа оборотов винта обозначает, что Мторм > М кр, т.е. воздушный винт для двигателя «тяжелый», и наоборот.

Занятие № 11. Тема 2.4. Управление синхронизацией воздушного винта. (2 часа)
Вопросы: Синхронизация воздушного винта. Оборудование синхронизации. Совместная работа ВИШ и двигателя. Защита от разноса.
Процесс сохранения в полёте угла атаки лопастей воздушного винта близкого к наивыгоднейшему называют синхронизацией воздушного винта.
Основным критерием работы воздушного винта в полёте для современного самолёта является сохранение постоянными его частоты вращения, т.е. оборотов. Для различных самолётов подбираются различные двигатели с различными воздушными винтами. Воздушные винты имеют различные аэродинамические формы и характеристики, а условие одно – на лопастях не должно происходить обтекание с критическими скоростями, которое приводит к срыву потока с элемента лопасти, вибрациям, повышенному сопротивлению вращения (за счет волнового сопротивления). Поэтому воздушные винты всех пассажирских самолётов с ТВД являются винтами изменяемого в полёте шага (ВИШ), которые работают с автоматическими регуляторами оборотов.
Регулятор постоянства оборотов (РПО) поддерживает постоянные обороты воздушного винта и ротора двигателя, управляя шагом винта. Управление шагом винта осуществляется путём подачи масла в полости винта. Получая от системы управления винтом соответствующие электрические сигналы, регулятор обеспечивает подвод масла на снятие винтов с промежуточного упора, на ввод лопастей во флюгерное положение и на вывод их из этого положение. По сигналу от датчиков отрицательной тяги или датчиков предельных оборотов двигателя регулятор автоматически перестраивается на ввод винта в необходимое положение, включая флюгирование ВИШ.
Маслонасос регулятора постоянных оборотов создаёт давление более 25+2 кгс/см2. Масло, нагнетаемое насосом регулятора постоянных оборотов, при работе на равновесных оборотах не расходуется и направляется через редукционный клапан на вход в насос с давлением не выше 15 кгс/см2.
В качестве защиты ВИШ от разноса в случае отказа регулятора постоянных оборотов являются фиксаторы шага.
Защита от разноса (раскрутки). Во избежание раскрутки ВИШ предусмотрены фиксаторы шага: гидравлический (ГФШ), механический (МФШ) и центробежный (ЦФШ). При уменьшении мощности двигателя в полёте, для поддержания постоянных оборотов по командам от регулятора постоянных оборотов углы установки лопастей винта автоматически уменьшаются.

Тема 3. Конструкция воздушного винта изменяемого шага (ВИШ)
Занятие № 12. Тема 3.1. Основные элементы конструкции ВИШ (2 часа)
Вопросы: Основные элементы конструкции воздушного винта изменяемого шага. Конструкция лопасти; перо, комель, профиль, установка лопасти в корпусе. Установка винта на двигатель. Технологические (конструкционные) методы и материалы, используемые в составных и металлических винтах.
Технологические (конструкционные) методы и материалы, используемые при изготовлении воздушного винта, можно рассматривать, как составная часть изготовления всей конструкции самолёта.
Пригодность и долговечность материалов, используемых для воздушных винтов должна: быть обоснована опытным путем или испытаниями; удовлетворять спецификациям, которые гарантируют, что эти материалы имеют прочность и другие характеристики, принятые в расчетных данных. (ФАП-118, п.9).
Расчет и конструкция воздушного винта должны обеспечивать сведения к минимуму вероятности его опасного состояния в период между ремонтами.
Если воздушный винт не имеет Сертификата типа, то он должен сертифицироваться в составе ЕЭВС в соответствии с требованиями к ним. (ЕЭВС – единичные экземпляры воздушных судов авиации общего назначения).
Основным материалом современных воздушных винтов являются дюралевые сплавы, специальная нержавеющая сталь, композиционные материалы (композиты).
Конструкция лопасти: перо, комель, установка лопасти в корпусе ВВ.
Винт состоит из втулки и лопастей, цилиндро - поршневой группы, деталей для подвода масла от редуктора двигателя к винту и обтекателя втулки винта.
Втулка винта предназначена для крепления лопастей и для установки воздушного винта на вал редуктора двигателя, также она обеспечивает изменение углов установки лопастей, создающих тягу винта. Втулка винта состоит из узла корпуса и стаканов лопастей.
Узел корпуса винта служит для крепления всех деталей и узлов воздушного винта, а также для установки воздушного винта на вал двигателя. Корпус винта воспринимает все действующие на воздушный винт нагрузки и поэтому изготавливается из высококачественной стали. В задней части корпуса имеются шлицы и шпильки. Шпильки служат для крепления винта к фланцу редуктора двигателя, а шлицы – для передачи крутящего момента с вала редуктора на винт. В лопастных рукавах корпуса для крепления стаканов имеется несколько кольцевых расточек (от одного до четырёх рядов), в которые закладываются шарики. Количество рукавов и стаканов зависит от числа лопастей.
Стакан обеспечивает крепление лопасти в корпусе винта. Он включен в узел, который имеет хомут, гайку, контровочное кольцо и подшипниковые шарики. Закреплённые в стаканах лопасти вместе со стаканами могут поворачиваться в рукавах корпуса Стакан является промежуточной деталью между лопастью и корпусом винта, изготавливается из высококачественной стали. Внутри стакана выполнена левая полукруглая резьба для вворачивания корня лопасти и две расточки для центрирования его в стакане. На внешней поверхности стакана имеются кольцевые канавки, служащие беговыми дорожками для шариков, резьба для наворачивания гайки стакана и цилиндрическая расточка для стяжного хомута. Три продольные прорези на этой расточке обеспечивают надёжное обжатие корня лопасти стаканом при стягивании хомута болтом. Для фиксации лопасти в определённом положении в стакане имеется отверстие, в которое закладывается штифт. На внутреннем торце стакана имеется эксцентрично расположенный палец, на который надевается шатун.
Гайка стакана служит для выбирания осевого люфта. Изготавливается она из высококачественной стали. На внутренней поверхности гайки имеются (кроме резьбы) шлицы для контровочного кольца. Снаружи и внутри гайки проточены канавки для уплотнительных колец. Нижняя торцовая поверхность гайки и торцовая поверхность рукава корпуса выполнены по радиусу и служат беговой дорожкой для шариков. Шарики образуют опорный подшипник для гайки стакана.
Шарики с сепараторами образуют трёхрядный радиально-упорный подшипник. Он воспринимает усилия, создаваемые центробежными силами и силой тяги лопастей, и передаёт их на корпус винта. Шарики в каждом ряду подбираются по одной сортировочной группе с допуском по диаметру не более 0,002 мм. Это обеспечивает более равномерную загрузку всех трёх рядов подшипника. Есть варианты конструкции стакана, в которых устанавливаются шариковые и роликовые подшипники самостоятельными узлами, собранными на подшипниковых заводах (ГПЗ).
Хомут стакана со стяжным болтом обеспечивает надёжное обжатие корня лопасти стаканом. Хомут представляет собой стальное разрезное кольцо. Стяжной болт хомута при сборке затягивается с моментом 4045 кгс·м. в головке болта сделано сверление, которое заполняют свинцом при балансировке винта. На боковой поверхности хомута имеется стрелка, которая должна совпадать с риской на стакане. Неправильная установка хомута (или неправильное положение хомута) вызывает разбалансировку и тряску винта.
Лопасти винта служат для создания силы тяги. На самолётах Ан-24, Ил-18 и др. устанавливали лопасти изготовленные из дюралюминия Д1. В настоящее время лопасти воздушных винтов изготовляют из композиционных материалов. Каждая лопасть имеет профилированную часть называемую пером, и резьбовую часть – корень. Перо лопасти создаёт тягу, а корень предназначен для закрепления лопасти в стакане. Перо лопасти на всех современных воздушных винтах имеет геометрическую крутку, т.е. углы установки во всех поперечных сечениях лопасти разные. На корне лопасти имеется левая круглая резьба, цилиндрический поясок с напрессованным на него кольцом и глухое отверстие. Резьба служит для крепления лопасти в стакане, цилиндрический выступ с кольцом – для центрирования её, а в отверстие вкладывается штифт, который фиксирует лопасть в стакане, обеспечивая начальный угол установки, полученный при балансировке. В торце корня имеется расточка, в которую закладывается балансировочные шайбы и груз. Груз и балансировочные шайбы удерживаются от выпадания специальной дополнительной шайбой.
Лопасти воздушного винта в собранном виде невзаимозаменяемы вследствие их неодинакового веса и геометрических данных. Чтобы не путать лопасти, на лопастном рукаве корпуса, стакане и лопасти, ввёртываемой в этот стакан, а также гайке стакана наносятся одинаковые номера – 1, 2, 3, 4 и т.д. по числу лопастей.
Поворот всех лопастей относительно корпуса приводит к изменению углов установки лопастей относительно плоскости вращения винта, т.е. изменению шага винта. Изменение угла установки лопастей осуществляется при помощи цилиндро-поршневой группы (ЦПГ), состоящей из цилиндра, поршня, траверсы с шатунами, крышки поршня, узла маслопровода, центробежного фиксатора шага, гидравлического фиксатора шага, механического фиксатора шага, золотника снятия с упора.
Через маслопровод в цилиндровую группу поступает под давлением рабочая жидкость. Обычно это масло системы смазки двигателя, с давлением около 45 кгс/см2. (см. рис. 2 сайта воздушные винты АВ-72 серии 2А). Таким образом, ЦПГ является гидроприводом, обеспечивающим изменение углов установки лопастей воздушного винта.
Постоянная циркуляция масла в ЦПГ обеспечивает смазку шариковых подшипников лопастных стаканов и обеспечивает непрерывный приток тепла в цилиндро-поршневую группу, предохраняя находящееся в ней масло от охлаждения. Общий расход масла на циркуляцию при t = 8085 °С равен 2 л/мин.
Цилиндр изготовлен из дюралюминия, с помощью гайки он крепится к корпусу винта. Впереди цилиндр имеет резьбовое отверстие и фланец. Отверстие закрыто пробкой, её вывертывают при установке и снятии цилиндра, чтобы выпустить из него воздух. К фланцу болтами крепится втулка, являющаяся передней опорой обтекателя втулки винта. Внутри цилиндра имеется буртик, который является упором малого шага (
· = 0).
Поршень, перемещаясь под действием давления масла, через траверсу и шатуны поворачивает стаканы с лопастями на требуемый угол. Он делит внутренний объём цилиндра на две полости: полость большого шага А и полость слива В. Внутри поршня образована полость Б – полость малого шага. Полость слива В через отверстие в корпусе винта сообщается с корпусом редуктора двигателя. Полости А и Б сообщены каналами большого и малого шага с регулятором оборотов.
Перераспределение давления рабочей жидкости между этими полостями при помощи клапанов и золотников вызывает возвратно-поступательное движение поршня. Перемещаясь относительно цилиндра, поршень через штоки и шатуны поворачивает стаканы, а вместе с ними и лопасти на требуемый угол. Запирая рабочую жидкость в полости Б, цилиндровая группа фиксирует лопасти винта на промежуточном угле. На внешней поверхности поршня сделана проточка под уплотнительное кольцо. С передней стороны поршня на цилиндрическом уступе крепятся детали механического фиксатора шага. Внутри поршня размещается регулировочная втулка (23), ввернутая в него на резьбе. Между втулкой и поршнем образованы каналы для подвода масла к гидравлическому и механическому фиксаторам шага.
Траверса с шатунами обеспечивает связь поршня со стаканами лопастей, в также удерживает поршень от проворачивания и перекосов в цилиндре. Своим фланцем траверса крепится к поршню при помощи болтов. В средней части она имеет ушки, к которым крепятся шатуны. Сзади на траверсе имеются внутренние продольные шлицы, которыми она скользит по шлицам маслопровода. Шлицы удерживают траверсу и поршень от проворачивания относительно маслопровода, строго определяя положение шатунов относительно пальцев стаканов лопастей. Траверса имеет боковые окна для установки ЦФШ и его противовеса (37).
Шатуны обеспечивают подвижную связь траверсы со стаканами лопастей.
Шатун представляет собой стальной стержень с двумя головками. В головке меньшего размера сделано отверстие под шарнирный палец траверсы, в головке большего диаметра – расточка под сферический вкладыш (сухарь). Вкладыш шатуна надевается на палец стакана лопасти.
Узел маслопровода является опорой для поршня и обеспечивает подвод масла из каналов двигателя в полости цилиндро-поршневой группы (ЦПГ). Маслопровод представляет собой стальную трубу, которая передним концом вставляется в проточку цилиндра, а задним, шлицевым концом – в корпус воздушного винта. На маслопроводе имеются шлицы, по которым скользит траверса поршня. На нём крепятся ЦФШ и его противовес (груз). Диафрагма (51) маслопровода вместе с поршнем образуют полость малого шага. Снаружи и внутри диафрагма имеет проточки под уплотнительные кольца.
Центробежный фиксатор шага служит для автоматической фиксации шага воздушного винта при частоте вращения свыше предела, установленного для данного двигателя (например, для воздушного винта АВ-68И при установленных равновесных оборотах 1090 об/мин - этот предел составляет 1115 об/мин). Центробежный фиксатор шага состоит из золотника, пружины, гильзы, колпачка и противовеса.
Золотник выполнен как одно целое с противовесом (грузом). Он имеет два рабочих пояска: нижний и верхний. При достижении предельной частоты вращения нижний поясок закрывает канал фиксатора шага, идущий от регулятора оборотов (у воздушного винта АВ-68И регулятор оборотов Р-68ДТ), а верхний открывает слив из-под плунжера гидравлического фиксатора шага (ГФШ) в полость В, вызывая срабатывание обоих фиксаторов (ГФШ и МФШ).
Пружина уравновешивает центробежную силу груза.
Гильза является корпусом центробежного фиксатора шага (ЦФШ). Она имеет проточки для канала ЦФШ и канала, идущего в полость под плунжер ГФШ.
Центробежный фиксатор шага закреплён на маслопроводе.
Гидравлический фиксатор шага служит для запирания масла в полости большого шага А при падении давления в канале фиксаторов шага. Падение давления может быть при: выходе из строя маслонасоса регулятора, утечке масла из системы двигателя, установке винта на промежуточный упор, срабатывании центробежного фиксатора шага (ЦФШ).
Запирание масла в полости А предотвращает самопроизвольное "облегчение" винта. При восстановлении давления в канале ЦФШ гидравлический фиксатор шага открывает полость А и даёт возможность маслу выходить из неё при уменьшении шага винта.
Гидравлический фиксатор шага состоит из: корпуса (74), клапана (1) с шайбой (80) и пружиной (76), плунжера (73) с пружиной (77), золотника (28) и гильзы (78).
Клапан при нормальной работе винта удерживается в открытом положении плунжером, под который подводится масло с давлением около 40 кгс/см2 из канала ЦФШ. При падении давления масла плунжер под действием давления большой пружины отходит назад, и клапан закрывается малой пружиной.
Если масло будет подаваться по каналу большого шага, то это давление способно преодолеть усилие малой пружины, открыть клапан и обеспечить увеличение шага воздушного винта.
ГФШ устанавливается в передней части цилиндра воздушного винта внутри корпуса маслопровода. Там же, позади ГФШ устанавливается золотник снятия с упора.
Золотник снятия с упора (32) сообщает канал малого шага с полостью фиксаторов шага Д при снятии винта с упора. Золотник имеет два буртика. На задний буртик действует пружина (33) и давление масла в канале ЦФШ, на передний - давление масла в канале малого шага из полости Е, удерживающее золотник в переднем положении при нормальной работе винта.
При снятии винта с промежуточного упора давление масла в канале ЦФШ падает, а в канале малого шага возрастает и золотник сдвигается назад (сжимая пружину), сообщая канал малого шага с полостью Д напрямую.
Механический фиксатор шага служит для дублирования гидравлического фиксатора шага, срабатывает он одновременно с ГФШ. Механический фиксатор шага состоит из поворотной втулки (8), шлицевой гильзы (7), муфты (4), пружины (3), гайки пружин (81) и малого цилиндра (50).
Поворотная втулка стальная. Снаружи она имеет винтовые 16-заходные шлицы, а на переднем торце – радиальные шлицы (59). Винтовыми шлицами втулка соединяется с гильзой, имеющей такие же шлицы, а радиальными (при срабатывании МФШ) – с муфтой. Внутренним буртиком втулка опирается на два шариковых радиально-упорных подшипника (5 и 6), которые обеспечивают лёгкое вращение её на поршне. Гайка подшипников (82) навинчивается на поршень, удерживая на нём поворотную втулку и оба подшипника.
Шлицевая гильза стальная. При срабатывании МФШ она создаёт жесткую связь муфты механического фиксатора и поворотной втулки. Сзади гильза имеет наружный буртик с проточкой под уплотнительное кольцо. Давлением масла на этот буртик гильза отжимается вперёд до упора в цилиндр. Этот же буртик ограничивает выдвижение шлицевой гильзы из малого цилиндра. Внутри шлицевая гильза имеет два венца шлицев: продольные впереди и винтовые – сзади. Винтовыми шлицами гильза соединена с поворотной втулкой, а продольными – с муфтой механического фиксатора.
Муфта механического фиксатора стальная. При срабатывании МФШ она запирает поворотную втулку. Муфта состоит из двух деталей: собственно муфты и втулки пружин (2). Обе детали соединены неразъёмным соединением: муфта в разогретом состоянии навернута на резьбу втулки пружин и зафиксирована на ней штифтами, т.е. эти детали в сборке составляют неразъёмный узел – муфта МФШ.
Гайка пружин (81) навинчивается на резьбу поршня и крепит на нём муфту МФШ. В гайку упираются пружины муфты.
Малый цилиндр ограничивает выдвижение шлицевой гильзы вперёд. В результате этого МФШ не создаёт упора для поршня на углах установки лопастей более 45°, т.е. не фиксирует винт на этих углах. Малый цилиндр изготовлен из дюралюминия. Он крепится винтами к поршню. Внутри цилиндра имеется буртик с проточкой под уплотнительное кольцо. Буртик отводит шлицевую гильзу назад от упора в цилиндре при положениях поршня, соответствующих углам установки лопастей более 45°. В теле цилиндра имеется канал (10), который продолжается в теле поршня и служит для слива масла, просочившегося через уплотнение под малый цилиндр. Это обеспечивает выдвижение шлицевой гильзы вперёд за счет давления масла, действующего на её задний буртик.
При работе воздушного винта в рабочем диапазоне углов установки (от 12° до 45°) шлицевая гильза давлением масла в полости А удерживается на упоре в цилиндр, а муфта МФШ давлением в канале ЦФШ сдвинута вперёд, и её торцевые шлицы не находятся в зацеплении со шлицами поворотной втулки. При перемещении поршня вперёд или назад винтовые шлицы вращают поворотную втулку.
При падении давления масла под плунжером ГФШ давление упадёт и в полости Г под муфтой МФШ. Муфта сдвигается пружинами назад и входит в зацепление с поворотной втулкой. Вращение поворотной втулки прекращается. Поршень при этом не сможет двигаться вперёд (на уменьшение угла установки или шага воздушного винта), т.к. он упирается в поворотную втулку, а та находится в зацеплении со шлицевой гильзой, упирающейся в цилиндр винта.
Обтекатель втулки воздушного винта защищает винт от воздействия внешних воздействий и придаёт обтекаемую форму втулке винта. Он состоит из корпуса, двух шести обтекателей корней лопастей с козырьками, в зависимости от числа лопастей конструкции воздушного винта, и двух дисков крепления.
Корпус отштампован из дюралюминия, изнутри подкреплён тремя ободами. Передним ободом корпус опирается на центрирующую втулку (9), закреплённую на цилиндре винта, двумя другими ободами он крепится к дискам.
Диски представляют собой литые из сплава МЛ5 кольца с кронштейнами. При помощи кронштейнов они крепятся к шпилькам на корпусе винта через резиновые амортизационные втулки.
Обтекатель крепится к дискам при помощи конусных штырей (5), установленных на ободах обтекателей. При монтаже обтекателя штыри входят в отверстия дисков. В переднем диске штыри фиксируются кольцевым замком (7), установленным на этом диске.
Замок представляет собой стальное кольцо с фигурными прорезями. Закрывают или открывают замок специальным ключом, поворачивая кольцо вправо или влево. Контровка замка выполнена в виде специального зуба (18) с хвостовиком. Хвостовик служит для открытия зуба и для сигнализации: если хвостовик выступает над поверхностью обтекателя – зуб открыт.
В собранном виде обтекатель втулки винта балансируется на специальном станке, поэтому обтекатели не должны разукомплектовываться. Для устранения дисбаланса спиливают специальные приливы на дисках крепления.
На передней части обтекателя, изнутри, наклеен нагревательный элемент, который имеет штепсельный разъём.

Занятие № 13. Тема 3.2. Практическое занятие по конструкции воздушного винта (2 часа)
Вопросы: 1. Изучение конструкции воздушного винта (лопасти, комель, перо, профили, угол установки и др.). 2. Способы изготовления (см. фильмы изготовления ВВ). Опрос курсантов.

Тема 4. Противообледенительная защита воздушного винта
Занятие № 14. Тема 4.1. Разновидности защиты ВВ от обледенения
В настоящее время используется в основном электротепловая защита от обледенения ВВ.
Электрическая противообледенительная система винта предназначена для защиты лопастей от обледенения в полёте периодическим включением в электросеть нагревательных накладок, наклеенных на передние кромки лопастей. Лёд подтаивает и сбрасывается с лопасти центробежными силами. С источником питания ПОС винта и обтекателя, смонтированного на двигателе воздушного винта, соединяется при помощи токосъёмника типа ТС-5ТВ или ТС-6, а на втулке винта – контактных колец.
ПОС воздушных винтов современных самолётов питается переменным током 115 В. Применение переменного тока сводит к минимуму вредное влияние вращающегося магнитного поля на приборное оборудование самолёта.
Нагревательные элементы лопастей и обтекателей втулок. Нагревательные элементы лопастей расположены в специальных углублениях в носовых частях лопастей. Нагревательный элемент представляет собой токопроводящую ленту из стали 1Х18Н9Т толщиной 0,100,12 мм. Лента расположена между одним внешним и пятью внутренними слоями стеклоткани, играющими роль электро- и теплоизоляторов. С внешней стороны на нагревательный элемент ставится резиновая прокладка, закрытая стальной накладкой лепестковой формы. Резина предохраняет нагревательный элемент от износа и способствует лучшему приклеиванию стальной накладки. Накладка, в свою очередь, защищает нагревательный элемент от механических повреждений и от эрозии. Лепестковая форма накладки способствует повышению стойкости её к вибрационным нагрузкам.
Нагревательный элемент занимает приблизительно 60% длины и 17% хорды лопасти винта. На конце лопасти нагревательный элемент не ставится, т.к. здесь образование льда менее вероятно вследствие нагрева конца лопасти от трения о воздух и больших центробежных сил, срывающих образовавшийся лед.
Нагревательный элемент втулки винта такой же конструкции, что и элемент лопасти, но изготовлен из константановой ленты толщиной 0,2 мм. Концы ленты выведены внутрь обтекателя на панель, к которой подводится ток через контактные болты. Концы проводников, подводящих ток, имеют штепсельный разъём, обеспечивающий монтаж обтекателя.
Нагревательные элементы лопастей и обтекателя включены параллельно друг другу. Применение токопроводящей ленты вместо проволоки увеличивает надежность работы нагревательного элемента.
Управление работой противообледенительных устройств винтов. Противообледенительные устройства винтов симметричных двигателей работают одновременно (если на самолёте установлено, например, четыре ТВД). Сначала ток подаётся в течение ~ 40 с на винты двигателей № 1 и 4, затем в течение такого же времени на винты двигателей № 2 и 3. Цикличность работы в таком случае обеспечивается программным механизмом ПМК.
Включение и выключение ПОС осуществляется с помощью переключателя "ВИНТЫ" на щитке противообледенительных устройств. О работе противообледенительных устройств сигнализирует зеленая лампа, расположенная над переключателем. Для подготовки электрической цепи включения противообледенительных устройств винтов необходимо включить АЗС "Винты и обтекатели".

Тема 5. Техническое обслуживание и ремонт воздушного винта
Занятие № 15. Тема 5.1. Техническое обслуживание ВВ, монтаж и демонтаж, разновидности ремонта.
Вопросы: Статическая и динамическая балансировка ВВ. Монтаж и демонтаж ВВ. Основные виды неисправностей и их устранение.
Перед установкой воздушного винта на двигатель ему необходимо сделать балансировку. Балансировка может быть двух видов: статическая и динамическая.
Винт осторожно поднимают с помощью подъёмного крана до уровня оси двигателя и заводят на шпильки, прижимают к торцовым шлицам и затягивают гайками с определенным крутящим моментом (4045 кгс·м).
К валу двигателя воздушный винт крепится при помощи торцовых шлиц, шпилек и гаек. Спереди к цилиндру прикреплена втулка для центровки обтекателя. Она является передней опорой обтекателя винта. Внутри втулки для центровки обтекателя размещается штепсельный разъём и электропроводка, соединяющая нагревательный элемент обтекателя винта с электрической системой самолёта. См. воздушный винт В-530ТА-д35 двигателя М14П самолёта Як-52.
Статическая и динамическая балансировка проводится аналогично весовой балансировке колес. Можно проводить на специальном стенде или прибором. См. учебный фильм.
При осмотре лопастей воздушных винтов нужно обращать внимание на возможные механические повреждения, отклеивание защитных накладок, пробой и прогар нагревательных элементов, коррозию лопастей и установку их на угол
· перед запуском двигателя. На лопастях не допустимы трещины, прогнутости конца лопасти более 1012 мм, коррозия на 10 участках, требующая зачистки на площади более 45.см2 каждого из них; забоины на передней кромке глубиной более 5 мм, по задней кромке глубиной более 8 мм и на конце пера лопасти глубиной более 10 мм; поперечные забоины более 0,30,4 мм от корня лопасти до контрольного сечения и 0,50,6 мм на участке от контрольного сечения до конца лопасти.
Механические повреждения лопастей, менее указанных выше пределов, устраняются зачисткой или опиловкой их с восстановлением плавного контура лопасти и лакокрасочного покрытия. Нагревательные накладки, имеющие прогар, сквозные механические пробоины, отклеивание более 5 лепестков, подлежат ремонту.
Могут возникнуть трещины внутри лопастей или зоны отслаивания; отклеивание нагревательных элементов и накладок от композиционного материала лопасти.
Трещины определяют методами неразрушающего контроля, например, акустическим методом. Он является одним из лучших. Таким прибором создаются электромеханические ударные возбуждения, по которым прибором или индикатором определяют наличие трещин, это акустические спектральные дефектоскопы АД-64М.
Лопасти всех воздушных винтов, находящихся в эксплуатации, подвергаются контролю ультразвуковым дефектоскопом УДМ-3 или средствами низкочастотной акустики (НЧ) при выявлении усталостных микротрещин, скрытой коррозии и раковин. При обнаружении дефектов воздушные винты подлежат снятию с самолёта и ремонту на заводе.
Тема 6. Хранение воздушного винта
Занятие №16. Тема 6.1. Хранение воздушного винта
Вопросы темы: Хранение воздушного винта (консервация и расконсервация): назначение, особенности консервации и расконсервации. Выставление итоговых оценок. Тестовый опрос. Зачет.
Литература:
Воздушные винты авиационных двигателей. Термины и определения. ГОСТ 21664-76
ФАП-118. п. 9. Воздушные винты
Л.Х.Кокунина. Основы аэродинамики. - М: Транспорт, 1982 г.
В.Л.Александров. Воздушные винты. – М: Транспорт, 1943 г.
Е.А.Баканов, .А.Никитин. Основы авиации. – М: Транспорт. 1989 г.
А.Н.Кузнецов. Основы конструкции и техническая эксплуатация ВС. М:, Транспорт, 1990 г.
А.М.Гаркунов. Втулки воздушных винтов. Учебное пособие. ХАИ, 2008 г.
А.Н.Кузнецов, В.Я.Покровский, Л.А.Премет, В.М.Поликушин. Самолёт Ил-18. М; Транспорт, 1974 г.
Вопросы для самоконтроля:
По занятию № 2
- Что называется воздушным винтом?
- Принципы создания тяги воздушным винтом?
- Перечислить виды классификации воздушных винтов.
- Перечислить типы воздушных винтов.
- Назвать основные требования к воздушным винтам.
- Какие профили используются для лопастей воздушных винтов?
- Что называется углом установки лопасти воздушного винта?
- Какой угол установки лопасти воздушного винта называют номинальным?
- Что называется диаметром воздушного винта?
- Что называется "круткой лопасти" воздушного винта?
- Что называется геометрическим шагом воздушного винта?
- Как определить геометрический шаг при известном угле установки?
- Что называется "поступью" воздушного винта?
- Что называется "скольжением" воздушного винта?
- Что называется "относительной поступью" воздушного винта?
- Какой воздушный винт называют "винтом неизменяемого шага"?
- Какой воздушный винт называют "винтом фиксированного шага" (ВФШ)?
- Какой воздушный винт называют "винтом изменяемого шага" (ВИШ)?
- Какой диапазон изменения углов установки у современных ВИШ?
По занятию № 3
- Что называется окружной скоростью воздушного винта?
- Записать расчетную формулу окружной скорости?
- Что называется результирующей скоростью обтекания воздушного винта?
- Чему равна результирующая скорость обтекания воздушного винта?
- Что называется углом атаки элемента лопасти воздушного винта?
- Как зависит угол атаки от оборотов вращения воздушного винта и скорости полёта?
По занятию № 4
- Что называется силой тяги воздушного винта?
- Записать формулу силы тяги воздушного винта?
- Как изменяется сила тяги от оборотов вращения воздушного винта?
- Какая зависимость тяги от скорости и высоты полёта?
- Что называется силой сопротивления вращению воздушного винта?
- Записать формулу силы сопротивления вращению воздушного винта?
- Как зависит сила сопротивления вращению от высоты полёта?
- Как зависит сила сопротивления вращению от скорости полёта?
- Что называется характеристикой винтомоторной силовой установки?
- Начертить график характеристики винтомоторной силовой установки с ВФШ?
- Какие Вы знаете режимы работы воздушного винта?
- Начертить схему каждого режима работы воздушного винта с указанием окружной скорости вращения, скорости полёта, результирующей скорости обтекания, угла установки и угла атаки, полной аэродинамической силы, силы тяги и силы сопротивления вращению.
По занятию № 5
- Что называется "индикаторной мощностью" двигателя?
- Что называется "эффективной (полезной) мощностью" двигателя?
- Для чего необходима высокая мощность двигателя?
- Для чего необходим большой крутящий момент двигателя?
- Может ли мощность рассматриваться в отрыве от крутящего момента?
- Что называется "эластичностью" двигателя?
- Записать формулу Мкр двигателя.
- Может ли Мкр существовать без мощности?
- Что понимают под "эффективной мощностью" авиационного двигателя?
- Что понимают под "тяговой мощностью" авиационного двигателя?
- Как определить потребную "тяговую мощность" воздушного винта - Nв?
- Как зависит "тяговая мощность" от скорости полёта?
- Как зависит "тяговая мощность" от высоты полёта?
- Причина возникновения момента сопротивления воздушного винта и чему он равен?
- Записать формулу момента сопротивления вращения воздушного винта.
- Дать определение "тяжелого" и "легкого" воздушного винта?
- Нарисовать график зависимости Мкр и М сопр от скорости полёта.
- Что называется КПД воздушного винта?
- Какая зависимость КПД воздушного винта от скорости полёта?
По занятию № 7
- Какой материал идёт на изготовление воздушных винтов?
- Какие основные элементы конструкции воздушного винта?
- Как устанавливается лопасть воздушного винта в корпусе втулки?
По занятию № 8
- Основные отличия конструкции ВИШ от ВФШ?
- Какие требования предъявляются к ВИШ?
- Назвать типы и схемы ВИШ?
- Что является одним из необходимых элементов (узлов) конструкции для работы ВИШ?
По занятию № 9
- Конструкция простейшего ВИШ?
- Принцип работы простейшего ВИШ?
- На чем основана работа аэромеханического ВИШ?
- На чем основана работа гидроцентробежного ВИШ?
По занятию № 10
- Рассказать работу ВИШ по прямой односторонней схеме?
- Рассказать работу ВИШ по обратной односторонней схеме?
- Рассказать работу ВИШ по двухсторонней схеме?
- Защита воздушного винта от "разноса" (раскрутки)?
По занятию № 11
- Что понимают под "синхронизацией" воздушного винта?
- Назначение регулятора постоянства оборотов?
- Перечислить основные узлы регулятора постоянства оборотов (на примере Р-68Т).
- Зачем необходима постоянная циркуляция горячего масла в ЦПГ винта изменяемого шага?
- Какой (примерно) объём масла в минуту идёт на циркуляцию?
- Зачем служит центробежный фиксатор шага (ЦФШ)?
- Зачем служит гидравлический фиксатор шага (ГФШ)?
- Зачем служит механический фиксатор шага (МФШ)?
По занятию № 12
- Назвать разновидности противообледенительных систем воздушных винтов?
- Какая цикличность работы ПОС и зачем её применяют?
- Какое напряжение электрического тока подаётся к ПОС воздушного винта?
- Аэродинамический нагрев Т = Тн (1 + 0,18М2), какой нагрев рабочего сечения лопасти?
По занятию № 13, 14, 15.
- Что понимается под техническим обслуживанием воздушного винта?
- Снятие и установка воздушных винтов на самолёте?
- Виды балансировок воздушного винта?
- Перечислить возможные повреждения воздушных винтов?
- Как устраняются повреждения воздушных винтов?
- Как производят хранение воздушных винтов?









13PAGE 15


13PAGE 14615




Root Entry

Приложенные файлы

  • doc 3690202
    Размер файла: 671 kB Загрузок: 1

Добавить комментарий