Зависимость эффективности воздушного винта от количества лопастей?

[Glass Eagle]

Уважаемые господа профессионалы, не подскажите по сабжу? А также по поводу, как влияет число лопастей на диаметр винта, т.е. нельзя ли уменьшить диаметр винта при увеличении числа лопастей и при сохранении лётных характеристик самолёта?
По поиску не нашёл ничего, кроме упоминания влияния числа лопастей на отбираемую от двигателя мощность, но это влияние меня не очень интересует.
Заранее спасибо.

[wind]

Уважаемые господа профессионалы, не подскажите по сабжу? А также по поводу, как влияет число лопастей на диаметр винта, т.е. нельзя ли уменьшить диаметр винта при увеличении числа лопастей и при сохранении лётных характеристик самолёта?
По поиску не нашёл ничего, кроме упоминания влияния числа лопастей на отбираемую от двигателя мощность, но это влияние меня не очень интересует.
Заранее спасибо.
- Широко известно в узких кругах, что самыми лучшими свойствами обладает двухлопастный винт - у него наименьшая интерференция между лопастями. Но когда начали расти мощности авиадвигателей, стало очевидно, что невозможно увеличивать диаметр несущего винта из-за габаритов шасси и из-за того, что с ростом скорости невозможно добиться максимальной тяги по размаху лопасти - углы обтекания меняются. Поэтому рост числа лопастей стал вынужденной мерой - хоть и КПД каждой отдельной лопасти снизился. У двигателя НК-12 мощностью в 12 тысяч л.с. самолёта Ту-95 для того, чтобы снять мощность с двигателя, аж 8 лопастей на двух валах, вращающихся в противоположные стороны...
Дальнейшим развитием стали турбовентиляторные двигатели, а самым последним достижением - винтовентиляторные двигатели или пропфэны - многолопастные винты с лопастями сложной конфигурции. Они самые экономичные движители на сегодня и самые малошумныне...
http://www.yandex.ru/yandsearch?&q=1688468641&p=1&text=%C2%E8%ED%F2%EE%E2%E5%ED%F2%E8%EB%FF%F2%EE%F0%ED%FB%E9+%E4%E2%E8%E3%E0%F2%E5%EB%FC
http://en.wikipedia.org/wiki/Propfan

[Yo-Yo]

Уважаемые господа профессионалы, не подскажите по сабжу? А также по поводу, как влияет число лопастей на диаметр винта, т.е. нельзя ли уменьшить диаметр винта при увеличении числа лопастей и при сохранении лётных характеристик самолёта?
По поиску не нашёл ничего, кроме упоминания влияния числа лопастей на отбираемую от двигателя мощность, но это влияние меня не очень интересует.
Заранее спасибо.

ПРи уменьшении диаметра винта уменьшается ометаемая им площадь, следовательно, уменьшается количество окучиваемого в единицу времени воздуха. Следовательно, для сохранения тяги приходится пропорционально увеличивать дополнительную скорость, сообщаемую потоку воздуха. ПРи этом мощность, требуемая для этого, растет обратно пропорционально расходу воздуха.
Аналогия с относительным удлинением крыла - чем оно больше, тем больше количество отбрасываемого крылом вниз воздуха и меньше индуктивная мощность, которой платят за создаваемую подъемную силу.

[wind]

Не говоря уже о том, что когда всё большая и большая часть лопастей винта переходят в сверхзвуковую зону, это ещё более увеличивает потери мощности впустую... :rolleyes:

[RB]

Субъективно. Летал на двух однотипных самолетах, у одного две длинные лопасти, у другого три но более короткие. У обоих лопасти с изменяемым шагом винта и автоматом постоянных оборотов. Существенной разницы нет кроме одной двухлопастной двигатель создает больше шума :ups: :rolleyes:

[Yo-Yo]

Не говоря уже о том, что когда всё большая и большая часть лопастей винта переходят в сверхзвуковую зону, это ещё более увеличивает потери мощности впустую... :rolleyes:


Вообще-то скорость вращения винта уменьшается с ростом диаметра, чтобы НИКАКАЯ часть в сверхзвук не входила.
Я как-то Тексан (Харвард) слышал с винтом, который этому не соответствовал - звук потрясный. :)

[wind]

Вообще-то скорость вращения винта уменьшается с ростом диаметра, чтобы НИКАКАЯ часть в сверхзвук не входила.
- Э... Это отнюдь не всегда возможно. Представь себе тот же Ту-95, идущий на скорости 900 км/ч (250 м/с) - векторное сложение скоростей - концевые зоны всех восьми лопастей каждого из его двигателей давно вылезли на сверхзвук. Тем более, там, при -56 градусах, и скорость звука-то менее 300 м/сек...
Да и на новых пропфэнах та же картина. :rolleyes:

[Mijailo]

- Э... Это отнюдь не всегда возможно. Представь себе тот же Ту-95, идущий на скорости 900 км/ч (250 м/с) - векторное сложение скоростей - концевые зоны всех восьми лопастей каждого из его двигателей давно вылезли на сверхзвук. Тем более, там, при -56 градусах, и скорость звука-то менее 300 м/сек...
Да и на новых пропфэнах та же картина. :rolleyes:


у ту95 специально винты так сделаны чтобы на трансзвуке летать, у такой схемы винтиов кпд резко падает, может, .1-.3 М позже чем у обычных. а на М0.6-0.8 кпд обычных винтов падает очень резко почти до нуля из-за сильных ударных волн на концах лопастей и самалёт больше не разгоняется.

другое дело, что современные высокомощные (А400М) винты в сверхзвуковой зоне загибают против вращения чтобы получить еффект такой-же как у стреловидных крыльев (поток под углом в отношении с профилем), и ударные волны которые создаются уже не сильные по нормали, а слабые косьвенные. последнее время ети винты делают огронмого диаметра и много-много лопастей вместо как у ту95 потомучто механика проще. на тендер где приняли А400М, россия предложила контраротативную схему а приняли настоящую иза вышеуказанных характеристик. понятно что с таким винтом за ту95 не угнаться, но видимо было важнее уменьшить вес и сложность.

а про пропфаны: их так делают чтобы могли крутиться как можно быстрее, чтобы упростить редукцию, так как они приделаны прямо к турбине. а если ставить редуктор как для обычного винта, зачем тогда ети пропфаны вообще нужны?

моё мнение что количество лопастей ето компромисс а аеродинамически лучше двух лопастной винт работающий в режиме самого высокого кпд



извините, что немного оффтопика

[wind]

...а про пропфаны: их так делают чтобы могли крутиться как можно быстрее, чтобы упростить редукцию, так как они приделаны прямо к турбине. а если ставить редуктор как для обычного винта, зачем тогда ети пропфаны вообще нужны?
- Но кто тебе сказал, что у пропфэнов обязательно нет редуктора? Это не так:
http://kursy.rsuh.ru/aero/html/kurs_88_0.html

[Mijailo]

- Но кто тебе сказал, что у пропфэнов обязательно нет редуктора? Это не так:
http://kursy.rsuh.ru/aero/html/kurs_88_0.html

я не говорил что нет редуктора, только что желательно не должно быть. но если турбина вертится 8000-10000 рпм, а винт мах 2000-4000 если не меньше, то надо. есть дизайны без редуктора. зависит от двигателя. но самый плюс пропфана ето безредукторный дизайн или малогабаритный редуктор. ето типа что-то среднее между фаном и пропеллером по пропулсивным принципам. :)

[Alex509]

Как это пропфэны самые малошумные, у них как раз и ограничено сейчас применение из-за шума. http://www.hippyshopper.com/easyjet%20ecojet-thumb.jpg
Из пытаются спрятать между стабилизаторами.

[wind]

Пропфэны самые экономичные.

[dark_wing]

Пропфэны самые экономичные.

Из ВРД/ГТД.

[Borneo]

Уважаемые господа профессионалы, не подскажите по сабжу? А также по поводу, как влияет число лопастей на диаметр винта, т.е. нельзя ли уменьшить диаметр винта при увеличении числа лопастей и при сохранении лётных характеристик самолёта?
Как в теории точно не знаю... Но из практики скажу: у фирмы Let есть 2 совершенно одинаковых самолета, но с разным количество лопастей у винтов. Это Л-410увп, 3-х лопастной и Л-410увп-э, 5-ти лопастной. Так вот поставив 5-ти лопастной винт вместо 3-х лопастного конструктора получили большую экономичность самолета при одинаковых диаметрах винта D=2.4м. Буква Э в названии самолета как раз и означает - экономичный. Зная формулу тяги винта, могу предположить, что количество лопастей повлияло на безразмерный коофициент (а). P=a*p*n^2*D^4. где р-плотность воздуха, n-частота вращения винта, D-диаметр винта, а-это коофициент тяги учитывающий форму лопасти в плане, форму профиля лопасти, качество поверхности лопастей винта и угол их атаки. Этот коофициент (а) по типу Су у крыла... Видно увеличение количества лопастей с 3-х до 5-ти повлияло именно на него и причем в положительную сторону, раз для получения одинаковой тяги на 5-ти лопастном Л-410 нужно для этого меньше мощности двигателя М-601е.

[AntonT]

Человек, лично знавший создателей винтов для НК-12 сказал, что при их создании не обошлось без нечистой силы - когда их создавали, то расчитывали на скорость 650-700 км/ч. А получилось аж 950!, там явно полностью сверхзвуковое обтекание - диаметр кока более полуметра. Просто скачки уплотнения там так по хитрому садятся, что начинают создавать тягу, а не только сопротивление вращению.
Зато Ту-95 слышно в кабине рядом летящего истребителя - уникальный результат! :)

Тяга винта пропорциональна площади лопастей, так что увеличением их числа повышают коэффициент заполнения ометаемого круга. Но КПД при этом падает, так как растут концевые потери. Наибольшим КПД по этому обладает однолопасной винт. И такие самолеты летали, там вместо второй лопасти противовес стоит.
Кстати винтовентиляторы по этому и эффективны - концы лопастей упираются в стенку. А само кольцо тормозит набегающий воздух - повышается скорость вращения лопастей.
Уменьшение скорости отбрасываемого потока за счет роста его массы (постоянный расход) действительно имеет очень хороший эффект. По этому и стали применять двигатели с большой степенью двухконтуности - резко повышается экономичность. Например турбовинтовые двигатели имеют степень двухконтурности порядка 50, а винтовентиляторы 10-15.

В случае Л-410 просто сделали новый винт, который сам себе эффективнее, да еще и лучше использует мошьность двигателя при существующем радиусе винта. Отсюда и экономичность.

[Borneo]

В случае Л-410 просто сделали новый винт, который сам себе эффективнее, да еще и лучше использует мошьность двигателя при существующем радиусе винта. Отсюда и экономичность.
Там и двигатель поставили М601E, вместо М601D. А винт V-510 отличается от старого V-508D, только количеством лопастей, остальные характеристики полностью индетичные...