Воздушный винт
Для того, чтобы модель самолета совершала движение, к ней
необходимо приложить силу, которая называется силой тяги.
Сила тяги образуется при помощи воздушного винта, который,
вращаясь, своими лопастями отбрасывает поток воздуха назад,
т.е. в противоположную полету сторону. По 3 закону Ньютона
– каждому действию соответствует равное и противоположное
направленное противодействие – поток воздуха стремится оттолкнуть
воздушный винт в обратную сторону – в сторону полета. Возникающая
подъемная сила поднимает модель в воздух.
Основные понятия о воздушном винте
Воздушный винт – это часть простого винта. Можно это представить
следующим образом, - превратим резьбу простого винта в очень
высокие гребни и отрежем от указанного винта кусок; получим
подобие воздушного винта.
Основные геометрические параметры
воздушного винта
1. Диаметр воздушного винта D – это диаметр круга, описываемого
концами воздушного винта; половина диаметра – это радиус R
воздушного винта.
2. Шаг воздушного винта H – расстояние, которое проходит
винт вдоль оси за один оборот, или расстояние между соседними
витками винтовой линии (в однозаходном винте) и через виток
– в двухзаходном. Шаг воздушного винта может быть постоянным
или переменным.
Понятие геометрического шага выводится из предположения,
что винт вращается в твердом теле (для упрощения вывода);
в действительности же воздушный винт вращается в воздухе и
путь, проходимый винтом за один оборот, будет меньше. Действительный
шаг отличается от геометрического шага на величину, которая
называется скольжением. Действительный шаг получил наименование
поступи винта – это расстояние, которое самолет или модель
самолета пролетает за один оборот воздушного винта.
Значит, поступь винта – это частное от деления скорости модели
на число оборотов воздушного винта: Н = v/n.
Относительная поступь – это частное от деления поступи на
диаметр винта: λ = H/D.
Воздушный винт, устанавливаемый впереди модели, называется
тянущим винтом. В некоторых случаях винты устанавливают сзади
крыла; такой винт называется толкающим.
3. Профиль воздушного винта – это сечение лопасти винта по
его рабочей части. Передняя часть профиля называется носом,
а противоположная часть – хвостовиком. Расстояние между наиболее
отдаленными точками носа и хвостовика называется шириной профиля,
а линия, соединяющая эти точки, называется хордой профиля.
Наибольшее расстояние, перпендикулярное хорде профиля, называется
толщиной профиля.
Основные аэродинамические характеристики
воздушного винта
1. Угол атаки: угол расположения профиля винта к потоку воздуха - α
2. Качество профиля – отношение величины подъемной силы к
лобовому сопротивлению, которое получается при обтекании профиля
воздушного винта воздухом.
3. Угол установки сечения: угол расположения сечения относительно
плоскости вращения воздушного винта -φ
Подбор винта для модели самолета
Перейдем теперь к подбору воздушных винтов для моделей самолетов. На
рисунке приведены характеристики, которые построены на основании
аэродинамических испытаний серии готовых винтов, имеющих одинаковые
геометрические размеры лопастей и профилей, но отличающихся
шагом.
Каждому шагу винта или углу установки лопасти в расчетном
сечении на характеристике соответствует своя кривая, которая
характеризует изменение коэффициента мощности в зависимости
от относительной поступи. Соотношению β – коэффициента мощности
и λ – относительной поступи на кривой соответствует определенный
коэффициент полезного действия воздушного винта. В средней
части указанной характеристики имеется оптимальная тачка,
где к.п.д. наибольший для данной серии винтов.
При подборе воздушного винта необходимо стремиться к оптимальному
режиму. Подбор винта заключается в следующем: по паспорту
или характеристике двигателя выбирают максимальную мощность
и обороты двигателя. Затем записывают относительную поступь
λ и коэффициент мощности β. В связи с тем, что диаметр
воздушного винта еще не найден, λ и β берут с характеристики
винтов, соответствующей оптимальной точке. Теперь вычисляют
диаметр воздушного винта. Может случиться, что при заданных
характеристиках двигателя λ и β отличаются от λ и β, выбранных
ранее. Тогда в внешней характеристики вбирают другой режим
и повторяют вычисление диаметра с новыми λ и β.
Подобрав диаметр, а затем шаг, форму винта, ширину и толщину
лопасти, выбирают профиль сечения лопасти. После определения
геометрических параметров воздушного винта устанавливают размеры
заготовок. Длина заготовки берется с припуском 3 – 4 мм.
После изготовления воздушного винта его балансируют, так
как несбалансированный воздушный винт может привести к вибрации
модели. Если винт поставить на линейки, то при плохой балансировке
он стремится повернуться в сторону тяжелой части. Чтобы винт
находился в равновесии, необходимо снять лишний материал.
Балансируют воздушные винты только статически, что вполне
достаточно для уменьшения вибрации.
Обсудить на форуме
|