Ինքնաթիռի պտուտակ. անվանումը, դասակարգումը և բնութագրերը

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Աերոդինամիկայի սկզբունքների վրա օդի շարժման հիմքը թռիչքի և ձգողության ժամանակ օդի դիմադրությանը հակազդող ուժի առկայությունն է: Բոլոր ժամանակակից օդանավերը, բացառությամբ սլայդերների, ունեն շարժիչ, որի հզորությունը վերածվում է այս ուժի: Մեխանիզմը, որը փոխակերպում է էլեկտրակայանի լիսեռի պտույտը մղման, օդանավի պտուտակն է։

Պտուտակային նկարագրություն

Օդանավի պտուտակը մեխանիկական սարք է սայրերով, որը պտտվում է շարժիչի լիսեռով և օդում օդանավի շարժման համար մղում է ստեղծում: Շեղբերը թեքելով՝ պտուտակը հետ է շպրտում օդը՝ առաջացնելով ցածր ճնշման տարածք, իսկ հետևում բարձր ճնշման տարածք։ Երկրի գրեթե բոլոր մարդիկ կյանքում գոնե մեկ անգամ հնարավորություն են ունեցել տեսնելու այս սարքը, ուստի բազմաթիվ գիտական սահմանումներ չեն պահանջվում: Պտուտակային շարժիչը բաղկացած է սայրերից, շարժիչին հատուկ եզրով միացված հանգույցից, հանգույցի վրա դրված հավասարակշռող կշիռներից, պտուտակի քայլը փոխելու մեխանիզմից և հանգույցը ծածկող ֆեյրինգից:

Այլ անուններ

Ի՞նչ է այլ անվանում ինքնաթիռի պտուտակի համար: Պատմականորեն կային երկու հիմնական անուն՝ փաստացի պտուտակ և պտուտակ: Այնուամենայնիվ, ավելի ուշ հայտնվեցին այլ անուններ, որոնք ընդգծում էին կամ դիզայնի առանձնահատկությունները կամ լրացուցիչ գործառույթները, որոնք վերապահված են այս միավորին: Կոնկրետ՝

• Ֆենեստրոն. Ուղղաթիռի պոչում գտնվող հատուկ ալիքի մեջ տեղադրված պտուտակ:
• Մխոց. Պտուտակ՝ փակված հատուկ օղակի մեջ։
• Պրոպֆան. Սրանք սլաքաձև կամ թքուրաձև պտուտակներ են երկու շարքով` կրճատված տրամագծով:
• Windfan. Արտակարգ պահուստային էլեկտրամատակարարման համակարգ մոտակա օդի հոսքից։
• Ռոտոր. Սա երբեմն կոչվում է ուղղաթիռի հիմնական ռոտոր և մի քանի ուրիշներ:

Պտուտակային տեսություն

Իր հիմքում ցանկացած ինքնաթիռի պտուտակներ մի տեսակ շարժական թեւեր են մանրանկարչությամբ, որոնք ապրում են աերոդինամիկայի նույն օրենքների համաձայն, ինչ թևը: Այսինքն՝ շարժվելով մթնոլորտային միջավայրում՝ շեղբերն իրենց պրոֆիլի ու թեքության շնորհիվ ստեղծում են օդային հոսք, որը հանդիսանում է օդանավի շարժիչ ուժը։ Այս հոսքի ուժը, բացի կոնկրետ պրոֆիլից, կախված է պտուտակի տրամագծից և արագությունից: Միևնույն ժամանակ, մղման կախվածությունը հեղափոխություններից քառակուսի է, իսկ տրամագծից՝ նույնիսկ մինչև 4-րդ աստիճան։ Ընդհանուր մղման բանաձևը հետևյալն է. P=αρn²D^4որտեղ:

• α – պտուտակի մղման գործակիցը (կախված է շեղբերների դիզայնից և պրոֆիլից);
• ρ - օդի խտություն;
• n - հեղափոխությունների թիվըպտուտակներ;
• D-ը պտուտակի տրամագիծն է:

Հետաքրքիր է համեմատել վերոնշյալ բանաձևի հետ, մեկ այլ բանաձևի, որը բխում է նույն պտուտակների տեսությունից: Սա պահանջվող հզորությունն է ռոտացիան ապահովելու համար. T=Βρn³D^{5, որտեղ Β-ն պտուտակի հաշվարկված հզորության գործակիցն է:.}

Համեմատելով այս երկու բանաձևերը՝ կարելի է տեսնել, որ օդանավի պտուտակի արագությունը մեծացնելով և պտուտակի տրամագիծը մեծացնելով, շարժիչի պահանջվող հզորությունը երկրաչափականորեն աճում է։ Եթե մղման մակարդակը համաչափ է պտույտների քառակուսիին և տրամագծի 4-րդ հզորությանը, ապա շարժիչի պահանջվող հզորությունը մեծանում է արդեն պտույտների խորանարդին և պտուտակի տրամագծի 5-րդ հզորությանը: Քանի որ շարժիչի հզորությունը մեծանում է, ավելանում է նրա քաշը, որն էլ ավելի մեծ մղում է պահանջում: Եվս մեկ արատավոր շրջան ինքնաթիռների արդյունաբերության մեջ։

Պտուտակային բնութագրեր

Օդանավում տեղադրված ցանկացած պտուտակ ունի հետևյալ բնութագրերը.

• Պտուտակի տրամագիծ.
• Երկրաչափական շարժում (քայլ). Այս տերմինը վերաբերում է այն հեռավորությանը, որը կանցնի պտուտակը` մեկ պտույտով բախվելով տեսական պինդ մակերեսին:
• Քայլ - պտուտակի անցած իրական հեռավորությունը մեկ պտույտով: Ակնհայտ է, որ այս արժեքը կախված է արագությունից և պտտման հաճախականությունից:
• Սայրի անկյուն - հարթության և պտուտակի իրական քայլի անկյունը:
• Սայրի ձև – Ժամանակակից շեղբերների մեծ մասը թքուրաձև են, կոր:
• Սայրի պրոֆիլ - յուրաքանչյուր սայրի խաչմերուկը, որպես կանոն, ունի թևի ձև:
• Սայրի միջին ակորդ –երկրաչափական հեռավորությունը առաջատար և հետևի եզրերի միջև:

Միևնույն ժամանակ, ինքնաթիռի պտուտակի հիմնական բնութագիրը նրա մղումն է, այսինքն՝ ինչի համար է այն անհրաժեշտ։

Արժանապատվություն

Օդանավերը, որոնք օգտագործում են պտուտակ որպես պտուտակ, շատ ավելի խնայող են, քան իրենց տուրբոռեակտիվ գործընկերները: Արդյունավետությունը հասնում է 86%-ի, ինչը ռեակտիվ ինքնաթիռների համար անհասանելի արժեք է։ Սա նրանց հիմնական առավելությունն է, որն իրականում կրկին շահագործման է հանձնել անցյալ դարի 70-ականների նավթային ճգնաժամի ժամանակ։ Կարճ հեռավորությունների վրա արագությունը շատ կարևոր չէ տնտեսության համեմատ, ուստի տարածաշրջանային ավիացիոն ինքնաթիռների մեծ մասը շարժվում է պտուտակով:

Թերություններ

Պտուտակային ինքնաթիռները նույնպես ունեն թերություններ: Նախ, դրանք զուտ «կինետիկ» թերություններ են։ Պտտման ժամանակ օդանավի պտուտակն, ունենալով իր զանգվածը, ազդեցություն է ունենում օդանավի մարմնի վրա։ Եթե շեղբերները, օրինակ, պտտվում են ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ, ապա բնակարանը հակված է պտտվել, համապատասխանաբար, հակառակ ուղղությամբ: Պտուտակով առաջացած տուրբուլենտները ակտիվորեն փոխազդում են օդանավի թևերի և արտահոսքի հետ՝ ստեղծելով տարբեր հոսքեր դեպի աջ և ձախ՝ դրանով իսկ ապակայունացնելով թռիչքի ուղին։

Վերջապես, պտտվող պտուտակը գիրոսկոպի մի տեսակ է, այսինքն՝ այն ձգտում է պահպանել իր դիրքը, ինչը դժվարացնում է օդի թռիչքի ուղին փոխելը։դատարան. Ինքնաթիռի պտուտակի այս թերությունները հայտնի են վաղուց, և դիզայներները սովորել են դրանց հետ վարվել՝ որոշակի անհամաչափություն մտցնելով ինքնին նավերի կամ դրանց կառավարման մակերևույթների նախագծման մեջ (ղեկ, սփոյլեր և այլն): Հանուն արդարության պետք է նշել, որ ռեակտիվ շարժիչները նույնպես ունեն նմանատիպ «կինետիկ» թերություններ, սակայն որոշ չափով ավելի փոքր չափով։

Այսպես կոչված կողպման էֆեկտը կարող է վերագրվել նաև մինուսներին, երբ օդանավի պտուտակի տրամագծի և պտտման արագության աճը որոշակի սահմանների վրա դադարում է ազդեցություն առաջացնել մղման աճի տեսքով: Այս էֆեկտը կապված է մոտ կամ գերձայնային արագությամբ օդային հոսքերի շեղբերների որոշակի հատվածներում հայտնվելու հետ, ինչը ստեղծում է ալիքային ճգնաժամ, այսինքն՝ օդային ցնցումների ձևավորում: Փաստորեն, նրանք հաղթահարում են ձայնային սահմանը։ Այս առումով պտուտակով ինքնաթիռի առավելագույն արագությունը չի գերազանցում 650-700 կմ/ժ-ը։

Թերեւս միակ բացառությունը Տու-95 ռմբակոծիչն էր, որը զարգացնում է մինչև 950 կմ/ժ արագություն, այսինքն՝ գրեթե ձայնային արագություն։ Նրա շարժիչներից յուրաքանչյուրը հագեցած է երկու կոաքսիալ պտուտակներով, որոնք պտտվում են հակառակ ուղղություններով: Դե, պտուտակավոր ինքնաթիռների վերջին խնդիրը նրանց աղմուկն է, որի պահանջները մշտապես խստացնում են ավիացիոն իշխանությունները։

Դասակարգում

Օդանավերի պտուտակներ դասակարգելու բազմաթիվ եղանակներ կան: Դրանք բաժանվում են խմբերի՝ կախված նյութից, որից պատրաստված են, շեղբերների ձևից, տրամագծից, քանակից, ինչպես նաև մի շարք այլ բաներից։բնութագրերը. Այնուամենայնիվ, ամենակարևորը նրանց դասակարգումն է ըստ երկու չափանիշների՝

• Առաջին - կան փոփոխական և ֆիքսված բարձրության պտուտակներ:
• Երկրորդ - կան քաշող և հրող պտուտակներ:

Առաջինը տեղադրված է ինքնաթիռի առջևում, իսկ երկրորդը, համապատասխանաբար, հետևի մասում։ Ավելի վաղ առաջացել էր մղիչ պտուտակով ինքնաթիռ, բայց հետո որոշ ժամանակ մոռացվեց և համեմատաբար վերջերս նորից հայտնվեց երկնքում: Այժմ այս դասավորությունը լայնորեն կիրառվում է փոքր ինքնաթիռների վրա: Կան նույնիսկ բավականին էկզոտիկ տարբերակներ, որոնք հագեցած են միաժամանակ և՛ քաշող, և՛ հրող սայրերով: Հետևի պտուտակ ունեցող ինքնաթիռն ունի մի շարք առավելություններ, որոնցից գլխավորը բարձրացում-քաշելու հարաբերակցությունն է: Այնուամենայնիվ, պտուտակից օդի լրացուցիչ հոսքի բացակայության պատճառով թևն ունի ամենավատ թռիչքի և վայրէջքի բնութագրերը:

Փոփոխական բարձրության պտուտակներ

Փոփոխական քայլի պտուտակներ տեղադրվում են գրեթե բոլոր ժամանակակից միջին և մեծ ինքնաթիռների վրա: Շեղբերի մեծ քայլով ձեռք է բերվում մեծ մղում, բայց եթե շարժիչի արագությունը բավականին ցածր է, արագացումը չափազանց դանդաղ կլինի: Սա շատ նման է մեքենայի իրավիճակին, երբ ավելի բարձր արագություններով փորձում են մեկնարկել:

Բարձր արագությունը և պտուտակի փոքր քայլը ստեղծում են կանգառի և մղումը զրոյի իջեցնելու վտանգը: Ուստի թռիչքի ժամանակ սկիպիդարն անընդհատ փոխվում է։ Այժմ դա արվում է ավտոմատացման միջոցով, բայց մինչ օդաչուն ինքը պետք է անընդհատ վերահսկեր դա ձեռքով:հարմարեցնել անկյունը. Պտուտակի քայլը փոխելու մեխանիզմը շարժման մեխանիզմով հատուկ թաղանթ է, որը պտտում է սայրերը պտտման առանցքի նկատմամբ պահանջվող աստիճանով:

Ժամանակակից զարգացումը Ռուսաստանում

Սարքերի բարելավման վրա աշխատանքը երբեք չի դադարել: Ներկայումս AB-112 ինքնաթիռի նոր պտուտակի փորձարկումներ են իրականացվում։ Այն կօգտագործվի Il-112V թեթև ռազմատրանսպորտային ինքնաթիռի վրա։ Սա 6 շեղբերով պտուտակ է՝ 87%, տրամագիծը՝ 3,9 մետր, պտտման արագությունը՝ 1200 պտույտ/րոպե և փոփոխական պտույտ։ Մշակվել է սայրի նոր պրոֆիլ, և դրա դիզայնը թեթևացվել է: