Это будет такой фрагментарный очерк, призванный навести, наконец, порядок в легендах о работе пропеллеров. И не говорите потом, что не читали.
Математики совсем не будет никакой, все на пальцах.
Итак, пропеллер - это такие маленькие крылышки, которые так же создают подъемную силу и сопротивление, как и большое крыло. И как и у крыла, у лопасти пропеллера есть т.н. угол атаки. И так же, как и у крыла этот угол зависит не только от геометрического угла установки лопасти, но и от скорости и направления набегающего потока. А еще, как и у крыла у него есть скос потока или индуктивнай скорость. Поскольку линейная скорость у элементов пропеллера зависит от радиуса, на котором находится, угол установки лопасти плавно уменьшается к концевой части.
Ну да ладно... это присказка, дальше будет сама сказка.
Если рассмотреть винт с фиксированным шагом, то при росте скорости УА лопасти падает из-за набегающего потока, соответственно падает и тяга, если и дальше увеличивать скорость, то винт переходит сначала в режим тормоза при котором он уже создает отрицательную тягу, но все равно требует от мотора мощность на вращение, а затем - в режим ветрянки, когда уже сам начинает вращать вал. Это обычно все уже так или иначе где-то прочитали...
Винт фиксированного шага плох тем, что работает в узком диапазоне скоростей. Можно подобрать шаг так, чтобы обеспечить наибыстрейший взлет - но тогда самолет в наборе недоберет вертикальной скорости, не говоря уж о максимальной скорости. Можно подобрать винт под скорость набора высоты, заодно улучшится макс. скорость - ухудшится разбег.
Придумали тогда винт изменяемого шага, шагом которого непосредственно управлял летчик - с ним, конечно, веселей стало... но для летчика, особенно истребителя стало больше головной боли. Перегрузить мотор или раскрутить его стало гораздо проще: появился еще один влияющий на это фактор - шаг винта.
И пришлось конструкторам в пожарном порядке где-то на рубеже 30-х и 40-х годов приделывать к механизмам, регулирующим шаг винта, автоматику, поддерживающую заданные летчиком обороты. Паровую машину Стефенсона помните - грузики на палочке? Ну это вот оно.
К сожалению в русскую терминологию это недолгое в чистом виде существование ВИШ внесло еще одну несуразность - летчики и все остальные рукоятку УСТАНОВКИ ОБОРОТОВ ВИНТА (PROP RPM) по старинке называли ШАГОМ ВИНТА, винт летчики ЗАТЯЖЕЛЯЛИ и ОБЛЕГЧАЛИ, хотя на самом деле они просто присваивали себе заслуги автомата РЕГУЛЯТОРА ПОСТОЯННЫХ ОБОРОТОВ, который за них все это делал, даже когда рукоятка PROP RPM была неподвижна.
Возвращаясь к Стефенсону, посмотрим, как это получается у Гамильтона. В коке винта по оси вала движется сервопоршень по обем сторонам которого нагнетается масло - с одной стороны масло низкого давления из системы смазки двигателя, а с другой - то же масло прошедшее через насос, повышающий давление и через регулирующий золотник, связанный с тем самыми грузиками.
Больше обороты вала - грузики под действием центробежной силы расходятся дальше, преодолевая сопротивление пружины (а затяжку этой пружины как раз и регулирует рукоятка PROP RPM) и золотник, связанный с этими грузиками приоткрывает проход масла во вторую полость гидроцилиндра. Поршень движется, через специальный механизм поворачиая лопасти на бОЛьший шаг. Нагрузка на валу растет, обороты возвращаются к заданным.
Ну и при увеличении нагрузки на винт автомат аналогичным способом облегчает его, перекрывая доступ масла в полость высокого давления. Пропеллер устанавливается на малый шаг под действием давления масла и центробежных сил, действующих на лопасть.
ВАЖНО: пропеллер Мустанга при отсутствии давления масла в обеих половинах цилиндра устанавливается НА МАЛЫЙ ШАГ.
Ну и теперь - как этим грамотно пользоваться.
Работа двигателя на максимальных оборотах сильно изнашивает его, даже если используется пониженное давление наддува, поэтому всегда, когда это возможно, стремятся устанавливать пониженные обороты двигателя, при этом существуют определенные пары обороты/наддув. Пары эти выбираются из условия возможности получения заданного наддува на нужной высоте на первой или второй скорости нагнетателя. Соответствующие диаграммы приводятся в мануалах, однако, если понять принцип, можно подобрать и самому.
Особый случай - отказ двигателя. Винт на авторотации работает как воздушный тормоз, поэтому, если РПО работоспособен, необходимо сразу же перевести винт на минимальные обороты. В этом случае самолет пролетит по горизонтали дистанцию где-то в 9-10 большую высоты. Если винт оставить на максимальных оборотах, эта дистанция сократится где-то раза в полтора.
Однако хуже всего будет, если винт остановится из-за заклинившего или с трудом проворачиваемого двигателя. В этом случае почти квадратный метр площади лопастей, развернутых практически перпендикулярно к потоку ухудшат дистанцию планирования примерно в два раза.
Остановить в полете винт на выключенном двигателе практически нереально, однако если заморозить масло и снизить скорость - скорее всего остановится. На горячем двигателе - только в штопоре или если потерять скорость на колоколе.
Раскрутить остановленный двигатель уже не получится, какую скорость ни развивай.
Ответить с цитированием