ВИНТЫ. Геометрические и кинематические характеристики воздушных винтов


Винтовентилятор	Зависимость полётного КПД от числа Маха

Эффективность винта оценивается с помощью КПД

Сначала использовались поршневые, а затем стали использоваться турбовинтовые двигатели (ТВД). С ростом скорости полёта на концах винта образовывались сверхзвуковые зоны и ТВД проигрывали в тяге и эффективности реактивным двигателям ТРД и ТРДД. Но реактивные ТРД и ТРДД имеют высокие удельные километровые расходы топлива. Поэтому в последние годы возродился интерес к воздушным винтам. Для повышения коэффициента полезного действия (КПД) воздушных винтов на относительно больших числах Маха (М = 0,8...0,9) и снижения уровня шума в настоящее время исследователи и разработчики новых винтов предлагают увеличивать число, ширину и угол саблевидности лопастей, применять тонкие суперкритические профили.

Изменение геометрических характеристик по длине лопасти

Лопасть - основная рабочая часть винта, создающая тягу. На лопасти выделяют перо и комель. Перо лопасти - профилированная часть лопасти. Комель лопасти - часть лопасти винта, служащая для крепления лопасти во втулке винта. Втулка винта соединяет лопасти с валом двигателя и обычно являющаяся обтекателем комлей лопасти. Винты, рассчитанные на небольшие скорости полета, имеют 2-4 лопасти. Скоростные винты – 6-8 лопастей. ОбычноD=2-5м., число оборотов в минуту:

. Угол установки лопасти

- угол между хордой лопасти в данном сечение и плоскостью вращения винта. Чтобы угол атаки сечений винта был постоянный для всей лопасти, винт делают закрученным. Угол закрутки =углу установки лопасти в сечение на 0.75 радиуса (т.е.

)

Лопасть характеризуется относительной толщиной (изменяется по винту)

Втулка – место, где винт крепится к оси вращения.

Линейная скорость зависит от угловой скорости вращения винта и расстояния от оси вращения до данного сечения.

Шаг винта H– расстояние, пройденное сечением винта за один оборот вращения винта при условии, что винт вкручивается в воздух как в твердое тело. Так как воздух – не твердое тело, то фактически путь h, пройденный сечением называется поступью винта.

Шаг H отличается от поступи на величину скольжения .

Величина скольжения


Кинематические характеристики винта	Формы лопастей

При вращении винта с угловой скоростью на радиусе окружная скорость сечения будет равна . Под влиянием вращающихся лопастей воздух также вовлекается в круговое движение, но со значительно меньшей скоростью , называемой окружной индуктивной скоростью. Разность определяет относительную окружную скорость сечения лопасти. В результате взаимного влияния лопастей скорость поступательного движения воздуха будет отличаться на величину .

Вектор W₁ образует с хордой профиля сечения лопасти угол атаки сечения лопасти , а с плоскостью вращения винта—угол притекания струй . Сумма углов равна углу установки сечения лопасти: .