Файл: 1. Назначение воздушного винтаВоздушный винт.pdf

полые - подверженными колебаниям и вибрациям. Наиболее приемлемыми оказались двух-, трех- и четырехлопастные пропеллеры со сплошными дюралюминиевыми лопастями, Для изготовления лопастей широко используется алюминиевый сплав Д1.
Металлические пропеллеры вследствие меньшей толщины лопастей,
по сравнению с деревянными, дают лучший КПД, в особенности при больших окружных скоростях конца лопасти. Например, применение алюминиевых лопастей даст повышение КПД на 2-3%, а при больших окружных скоростях - на 15%.
Алюминиевые лопасти более долговечны, чем деревянные. Они не гигроскопичны, но подвержены коррозии под атмосферным воздействием,
из-за чего требуют тщательного ухода в эксплуатации. Но они так же, как и деревянные подвержены вмятинам и царапинам, которые могут явиться очагами возникновения усталостных трещин.
Может показаться, что металл является прекрасным материалом, но он склонен к усталости и остаточным деформациям, не возвращаясь к исходному состоянию, Но, несмотря на это, металлические лопасти нашли широкое применение.
Они достаточно удобны при техническом обслуживании, так как позволяют устранять ряд дефектов (забоины, изгиб) в условиях эксплуатационного предприятия, но тем не менее требуют тщательного контроля возникновения усталостных трещин. Литые пропеллеры не могут выдерживать большие нагрузки, что делает их ненадежными и опасными. Моноблочные металлические пропеллеры практически не применяются из-за их дороговизны. Находят применение двухлопастные пропеллеры фиксированного шага благодаря универсализации лопастей.Достаточно широкое распространение получили алюминиевые цельные лопасти, но они получаются достаточно тяжелыми,
дорогими в производстве. В настоящее время они вытесняются композитными лопастями.

- дерево;
-металл;
-композитные материалы (сложные, неоднородные материалы). Композиты - это сочетание материалов с различными свойствами.
Достаточно широкое распространение получили алюминиевые цельные лопасти, но они получаются достаточно тяжелыми, дорогими в производстве. В
настоящее время они вытесняются композитными лопастями.
В настоящее время при изготовлении лопастей широкое применение нашли композиционные материалы в составе наполнителя - эпоксидной смолы и армирующих волокон из различных материалов. Армирующие волокна изготавливаются в виде нитей молекулярной толщины. В поперечных сечениях нитей практически отсутствуют дефекты, характерные монолитным заготовкам из того же материала (нарушения связей между молекулами, обрывы цепочек и т.д.), и поэтому нить может воспринимать значительные нагрузки,
приходящиеся на единицу площади, чем монолиты, и, следовательно, нити оказываются значительно прочнее.
То есть, если соответствующим образом собрать пучок нитей, то при небольшом весе можно получить высокую прочность, что очень важно в авиастроении.
Успехи химической промышленности позволяют получить очень широкую гамму материалов для производства волокон и, соответственно,
композиционных материалов. Рассмотрим некоторые из них.
Когда пропеллер изготавливается из композитных материалов (эпоксидного наполнителя и углеродных/стеклянных/ кевларовых нитей), то используются кокили (пресс-формы), которые позволяют очень точное воспроизведение пропеллера оригинала.
Пропеллер из углеродных волокон меньше сгибается под нагрузкой, сохраняя эффективность при изменении частоты вращения, и уменьшает шум винта.
Некоторые изготовители считают пропеллер со стеклянными волокнами более тихим, чем пропеллер с углеродными волокнами, из- за более "мягкого" звука,
но в основе углерод более тих в метровом диапазоне.
Большая прочность углеродных Волокон позволяет уменьшитьтолщину профиля и, соответственно, уменьшить тон (звук) пропеллера. Более тонкий пропеллер всегда выполняет свои функции лучше.
Перспективным и интересным материалом для пропеллеров является кевлар, но он очень гибкий, чтобы получить хороший твердый пропеллер.
Кевлар
- торговое название аранид-полипарафенилен-терафталамид
- синтетическое вещество, обладающее высокой прочностью

17. Винты неизменяемого шага
Воздушный винт – лопастный агрегат, вращаемый валом двигателя,
создающий тягу в воздухе, необходимую для движения самолета. Воздушный винт преобразует крутящий момент на валу двигателя в аэродинамическую силу тяги. Винты классифицируются:
по числу лопастей: на двух-, трех-, четырех- и многолопастные;
по материалу изготовления: на деревянные, металлические;
по направлению вращения: левого и правого вращения;
по расположению относительно двигателя: на тянущие и толкающие;
по форме лопастей: на обычные, саблевидные, веслообразные;
по типам: на фиксированные, неизменяемого и изменяемого шага.
Воздушный винт состоит из ступицы, лопастей и укрепляется на валу двигателя с
помощью специальной втулки
(Рисунок4.1)
Винт неизменяемого шага имеет лопасти, которые не могут вращаться вокруг своих осей. Лопасти со ступицей выполнены как единое целое.
Следовательно, не могут изменять своего положения относительно ступицы ни на земле, при подготовке самолета к полету, ни тем более, в полете.
Винты неизменяемого шага являются однорежимными, то есть они могут эффективно работать на каком-то одном режиме полета самолета, для которого они проектировались. В том случае, если требуется получить эффективные характеристики полета самолета на другом режиме, то для достижения этой цели требуется замена винта на другой, соответствующий требуемым параметрам полета.
18. Найти шаг Hсечения лопасти r= 85мм, при угле установки в 30º
19.Винты изменяемого шага
Воздушный винт – лопастный агрегат, вращаемый валом двигателя,
создающий тягу в воздухе, необходимую для движения самолета. Воздушный винт преобразует крутящий момент на валу двигателя в аэродинамическую силу тяги. Винты классифицируются:
по числу лопастей: на двух-, трех-, четырех- и многолопастные;

по материалу изготовления: на деревянные, металлические;
по направлению вращения: левого и правого вращения;
по расположению относительно двигателя: на тянущие и толкающие;
по форме лопастей: на обычные, саблевидные, веслообразные;
по типам: на фиксированные, неизменяемого и изменяемого шага.
Воздушный винт состоит из ступицы, лопастей и укрепляется на валу двигателя с
помощью специальной втулки
(Рисунок4.1)
Винт изменяемого шага имеет лопасти, которые во время работы могут при помощи гидравлического или электрического управления вращаться вокруг своих осей и устанавливаться под нужным углом к плоскости вращения.
По диапазону углов установки лопастей воздушные винты подразделяются:
на обычные, у которых угол установки изменяется от 13° до 50°, они устанавливаются на легкомоторных самолетах;
на флюгерные, у которых угол установки меняется от 0 до 90°;
на тормозные или реверсные винты, которые имеют изменяемый угол установки от –15° до +90° . Таким винтом создают отрицательную тягу и сокращают длину пробега самолета.
ВИШ должен устанавливать на всех режимах полета наивыгоднейшие углы атаки лопастей; снимать с двигателя номинальную мощность на всем рабочем диапазоне скоростей и высот; сохранять максимальное значение коэффициента полезного действия на возможно большем диапазоне скоростей. Лопасти ВИШ либо управляются специальным механизмом, либо устанавливаются в нужное положение под влиянием сил, действующих на воздушный винт. В первом случае это гидравлические и электрические воздушные винты, во втором - аэродинамические.
Гидравлический винт - воздушный винт, у которого изменение угла установки лопастей производится давлением масла подаваемого в механизм,
находящийся во втулке винта.

Электрический винт - воздушный винт, у которого изменение угла установки лопастей производится электродвигателем, соединенным с лопастями механической передачей.
Аэромеханический винт - воздушный винт, у которого изменение угла установки лопастей производится автоматически - аэродинамическими и центробежными силами.
Наибольшее распространение получили гидравлические ВИШ.
Основоположником теории ВИШ является Ветчинкин.
20.Установка воздушного винта/ обтекателя
Узел крепления пропеллера к выходному валу двигателя является очень ответственным элементом конструкции втулки пропеллера. Он должен удовлетворять целому ряду требований:
-конструкция узла крепления должна обеспечивать точное однозначное совмещение осей вращения пропеллера и вала двигателя (центрирование пропеллера по оси двигателя) при установке пропеллера полевых условиях без использования специального дорогостоящего оборудования и
выполнения специальных центровочных работ;
-конструкция должна быть удобной для выполнения работ по обслуживанию узла;
-конструкция узла должна обеспечивать легкость снятия и установки пропеллера в условиях эксплуатации.
Конструктивное решение узла крепления пропеллера к коленчатому валу поршневого двигателя или выходному валу редуктора турбовинтового двигателя зависит от особенностей конструкции этого вала.
В основном используются три типа концевых частей коленчатых валов авиационных двигателей:
-коленчатый вал с фланцем;
-конический вал;
-шлицевой вал.
21.Рассчитать тягу Р винта с КПД = 82%, при мощности двигателя 0,85
л.с.
22.Винты фиксированного шага
Воздушный винт – лопастный агрегат, вращаемый валом двигателя,
создающий тягу в воздухе, необходимую для движения самолета. Воздушный винт преобразует крутящий момент на валу двигателя в аэродинамическую силу тяги. Винты классифицируются:
по числу лопастей: на двух-, трех-, четырех- и многолопастные;

по материалу изготовления: на деревянные, металлические;
по направлению вращения: левого и правого вращения;
по расположению относительно двигателя: на тянущие и толкающие;
по форме лопастей: на обычные, саблевидные, веслообразные;
по типам: на фиксированные, неизменяемого и изменяемого шага.
Воздушный винт состоит из ступицы, лопастей и укрепляется на валу двигателя с
помощью специальной втулки
(Рисунок4.1)
Винт фиксированного шага имеет лопасти, которые устанавливаются на земле перед полетом под любым углом к плоскости вращения и фиксируются.
В полете угол установки не меняется.
По диапазону углов установки лопастей воздушные винты подразделяются:
на обычные, у которых угол установки изменяется от 13 до 50°, они устанавливаются на легкомоторных самолетах;
на флюгерные, у которых угол установки меняется от 0 до 90°;
на тормозные или реверсные винты, которые имеют изменяемый угол установки от –15° до +90°Таким винтом создают отрицательную тягу и сокращают длину пробега самолета.
Работа воздушного винта основана на тех же принципах, что и крыло самолета: по третьему закону Ньютона винт, вращаясь, отбрасывает массу воздуха назад вдоль своей оси. Реакцией движущейся массы воздуха является тяга винта. Чем больше масса и скорость отбрасываемого воздуха, тем больше развиваемая винтом тяга.
23.Фланцевое крепление пропеллера
Конструктивное решение узла крепления пропеллера к коленчатому валу поршневого двигателя или выходному валу редуктора турбовинтового двигателя зависит от особенностей конструкции этого вала.
В основном используются три типа концевых частей коленчатых валов авиационных двигателей:
- коленчатый вал с фланцем;

- конический вал;
- шлицевой вал.
Фланцевые крепления (рис. 17.2.23) используются на горизонтально расположенных поршневых двигателях и на некоторых турбовинтовых двигателях. Передняя часть коленчатого вала сформирована в виде фланца от 4" до 8" (приблизительно от 100 до 200 мм), расположенного поперечно и перпендикулярно к осевой линии коленчатого вала.
Перед установкой пропеллера фланец должен быть осмотрен на предмет отсутствия коррозии, забоин, вспучивания лакокрасочного покрытия и др.
Любые дефекты должны быть устранены в соответствии с рекомендациями производителей двигателя.
Когда поверхность фланца чиста и гладка, нанести легкий слой смазки или антикоррозионного компаунда, чтобы предотвратить коррозию и сделать съем пропеллера легким.
Перед установкой винта необходимо проверить чистоту контактируемых поверхностей винта и фланца двигателя или редуктора. При необходимости надо очистить их. Установить винт на фланец и динамометрическим ключом затянуть крепежные болты с усилием 1 кгм. При этом необходимо следить за тем, чтобы не сминался материал винта. После этого следует проверить осевое биение относительно двух осей
24.Найти относительную поступь винтадиаметром D = 140мм, при n
s
22’000 оборотах в минуту со скоростью 210 км/ч
Конструктивное решение узла крепления пропеллера к коленчатому валу поршневого двигателя или выходному валу редуктора турбовинтового двигателя зависит от особенностей конструкции этого вала.
В основном используются три типа концевых частей коленчатых валов авиационных двигателей:
- коленчатый вал с фланцем;
- конический вал;
- шлицевой вал.
Шлицевые коленчатые валы применяются на звездообразных двигателях,
некоторых оппозитных, V-образных двигателях и ТВД. Шлицевой вал имеет шлицы одинаковой ширины и один шлицевой выступ двойной ширины обеспечивающий установку втулки только в одной позиции.

Проверка шлицевого вала перед установкой
Коленчатый вал должен быть осмотрен на предмет отсутствия трещин,поверхностных дефектов и коррозии. Любые дефекты должны быть устранены в соответствии с инструкциями изготовителя двигателя .Шлицы на коленчатом валу и втулке должны быть проверены на изнашивание с помощью предельного проходного калибра, который на 0,002" (0,05мм) больше, чем ширина впадины между шлицами. Если шаблон входит более чем на 20% длины шлицов вала или втулки, то отбракованная деталь должна быть заменена.
26. Регулирование шага воздушного винта
27. Найти коэффициент сопротивления β воздушного винта диаметром D
= 160мм, при мощности двигателя N = 0,75 л.с. при n
s
23’000 оборотах в
минуту. Принять плотность воздуха равную 1,2754 кг/м³.
28. Конусное крепление пропеллера
Конструктивное решение узла крепления пропеллера к коленчатому валу поршневого двигателя или выходному валу редуктора турбовинтового двигателя зависит от особенностей конструкции этого вала.
В основном используются три типа концевых частей коленчатых валов авиационных двигателей:
- коленчатый вал с фланцем;
- конический вал;
- шлицевой вал.
Коленчатые валы с конусным креплением пропеллера использовались на старых двигателях малой мощности. Ответная конусная втулка имеется на пропеллере.
Проверка вала перед установкой пропеллера
Прежде чем будет установлен пропеллер, конусная часть вала должна быть осмотрена на отсутствие коррозии и износа конуса, на отсутствие повреждений резьбы, и трещин в районе шпоночной канавки. Шпоночная канавка критична, так как трещины могут развиваться в углах шпоночной канавки и приводить к разрушению коленчатого вала. Если обнаружены дефекты, то поверхность должна быть сглажена до соответствия. Для этого снимается шпонка с коленчатого нала и, надевая втулку на конус и используя полирующий состав, вращательными движениями добиваются, как минимум 70% контакта по поверхности.
Установка пропеллера