ملخ هواپیما: نام، طبقه بندی و ویژگی ها

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

اساس حرکت هوا بر اساس اصول آیرودینامیک وجود نیرویی است که مقاومت هوا در پرواز و گرانش را خنثی می کند. تمام هواپیماهای مدرن به استثنای گلایدرها دارای موتوری هستند که قدرت آن به این نیرو تبدیل می شود. مکانیزمی که چرخش محور نیروگاه را به نیروی رانش تبدیل می کند، پروانه هواپیما است.

شرح ملخ

پروانه هواپیما وسیله ای مکانیکی با پره هایی است که توسط شفت موتور می چرخد و نیروی رانش برای حرکت هواپیما در هوا ایجاد می کند. با کج کردن پره ها، پروانه هوا را به عقب پرتاب می کند و ناحیه ای با فشار کم در جلو و فشار زیاد در پشت آن ایجاد می کند. تقریباً همه افراد روی زمین حداقل یک بار در زندگی خود فرصت دیدن این دستگاه را داشته اند، بنابراین نیازی به تعاریف علمی متعدد نیست. پروانه متشکل از تیغه ها، توپی متصل به موتور از طریق فلنج مخصوص، وزنه های متعادل کننده قرار گرفته بر روی توپی، مکانیزمی برای تغییر گام پروانه و فیرینگی که توپی را می پوشاند.

اسامی دیگر

نام دیگر پروانه هواپیما چیست؟ از نظر تاریخی، دو نام اصلی وجود داشت: ملخ واقعی و پروانه. با این حال، بعداً نام‌های دیگری ظاهر شدند که بر ویژگی‌های طراحی یا عملکردهای اضافی اختصاص داده شده به این واحد تأکید داشتند. به طور خاص:

• فنسترون. پیچی که در یک کانال مخصوص در دم هلیکوپتر قرار داده شده است.
• پروانه. یک پیچ محصور در یک حلقه خاص.
• Propfan. اینها پیچ های پیکانی یا شمشیری شکل در دو ردیف با قطر کاهش یافته هستند.
• بادگیر. سیستم منبع تغذیه پشتیبان اضطراری از جریان هوای مقابل.
• روتور. گاهی اوقات به این روتور اصلی هلیکوپتر و برخی دیگر می گویند.

نظریه پروانه

در هسته خود، هر ملخ هواپیما نوعی بال متحرک در مینیاتوری است که طبق قوانین آیرودینامیک مشابه بال زندگی می کند. یعنی با حرکت در محیط جوی، پره ها به دلیل نیم رخ و تمایل، جریان هوا ایجاد می کنند که نیروی محرکه هواپیما است. قدرت این جریان علاوه بر پروفیل خاص به قطر و سرعت پروانه نیز بستگی دارد. در عین حال، وابستگی رانش به چرخش ها درجه دوم و به قطر - حتی تا درجه 4 است. فرمول رانش کلی به شرح زیر است: P=αρn²D^{4جایی که:}

• α - ضریب رانش پروانه (بستگی به طراحی و مشخصات تیغه ها دارد)؛
• ρ - چگالی هوا؛
• n - تعداد دورپیچ;
• D قطر پیچ است.

مقایسه با فرمول فوق جالب است، فرمول دیگری که برگرفته از همان نظریه پیچ است. این توان لازم برای اطمینان از چرخش است: T=Βρn³D^{5 ، که در آن Β ضریب توان محاسبه‌شده پروانه است..}

با مقایسه این دو فرمول می توان دریافت که با افزایش سرعت پروانه هواپیما و افزایش قطر پروانه، قدرت موتور مورد نیاز به صورت تصاعدی رشد می کند. اگر سطح رانش متناسب با مجذور دورها و توان چهارم قطر باشد، در این صورت قدرت موتور مورد نیاز به نسبت مکعب دورها و قدرت پنجم قطر پروانه افزایش می‌یابد. با افزایش قدرت موتور، وزن آن نیز افزایش می یابد که نیاز به نیروی رانش بیشتری دارد. یک دور باطل دیگر در صنعت هواپیماسازی.

مشخصات ملخ

هر ملخ نصب شده روی هواپیما دارای ویژگی های زیر است:

• قطر پیچ.
• حرکت هندسی (مرحله). این اصطلاح به مسافتی که پیچ طی یک چرخش به سطح جامد نظری برخورد می کند، اشاره دارد.
• Tread - مسافت واقعی طی شده توسط ملخ در یک دور. بدیهی است که این مقدار به سرعت و فرکانس چرخش بستگی دارد.
• زاویه تیغه - زاویه بین صفحه و گام واقعی پروانه.
• شکل تیغه - بیشتر تیغه های مدرن به شکل سابر و منحنی هستند.
• پروفایل تیغه - سطح مقطع هر تیغه معمولاً یک شکل بال دارد.
• آکورد تیغه متوسط -فاصله هندسی بین لبه های پیشرو و انتهایی.

در عین حال، ویژگی اصلی پروانه هواپیما نیروی رانش آن است، یعنی چیزی که برای آن لازم است.

کرامت

هواپیماهایی که از ملخ به عنوان ملخ استفاده می کنند بسیار مقرون به صرفه تر از همتایان توربوجت خود هستند. راندمان به 86 درصد می رسد که برای هواپیماهای جت ارزشی دست نیافتنی است. این مزیت اصلی آنهاست که در واقع آنها را در جریان بحران نفتی دهه 70 قرن گذشته دوباره به بهره برداری رساند. در فواصل کوتاه، سرعت در مقایسه با اقتصاد حیاتی نیست، بنابراین بیشتر هواپیماهای هوانوردی منطقه‌ای ملخ‌نشین هستند.

عیوب

هواپیماهای ملخی نیز معایبی دارند. اول از همه، اینها کاملاً معایب "جنبشی" هستند. در حین چرخش، ملخ هواپیما با داشتن جرم خاص خود بر روی بدنه هواپیما تأثیر می گذارد. برای مثال، اگر تیغه ها در جهت عقربه های ساعت بچرخند، محفظه به ترتیب در خلاف جهت عقربه های ساعت می چرخد. تلاطم های ایجاد شده توسط پروانه به طور فعال با بال ها و خروجی هواپیما تعامل دارد و جریان های مختلفی را به سمت راست و چپ ایجاد می کند و در نتیجه مسیر پرواز را بی ثبات می کند.

بالاخره، ملخ چرخان نوعی ژیروسکوپ است، یعنی تمایل دارد موقعیت خود را حفظ کند، که تغییر مسیر پرواز را برای هوا دشوار می کند.دادگاه. این کاستی‌های پروانه هواپیما از دیرباز شناخته شده است و طراحان یاد گرفته‌اند که با ایجاد عدم تقارن خاصی در طراحی خود کشتی‌ها یا سطوح کنترلی آنها (سکان، اسپویلر و …) با آن‌ها مقابله کنند. انصافاً باید توجه داشت که موتورهای جت نیز دارای کاستی‌های «سینتیکی» مشابهی هستند، اما تا حدودی کمتر.

به اصطلاح اثر قفل را می توان به موارد منفی نیز نسبت داد، زمانی که افزایش قطر و سرعت چرخش پروانه هواپیما تا حدودی خاص باعث ایجاد اثری به شکل افزایش نیروی رانش نمی شود. این اثر با ظهور در بخش های خاصی از پره های جریان هوا با سرعت نزدیک یا مافوق صوت همراه است که باعث ایجاد بحران موج می شود، یعنی ایجاد شوک های هوا. در واقع آنها بر مرز صدا غلبه می کنند. در این راستا حداکثر سرعت هواپیمای ملخ از 650-700 کیلومتر در ساعت تجاوز نمی کند.

شاید تنها استثناء بمب افکن Tu-95 بود که سرعت آن به 950 کیلومتر در ساعت می رسد، یعنی سرعت تقریباً صوتی. هر یک از موتورهای آن مجهز به دو ملخ کواکسیال است که در جهت مخالف می چرخند. خب، آخرین مشکل هواپیماهای ملخ‌نشین صدای آنهاست که الزامات آن مدام توسط مقامات هواپیمایی سخت‌تر می‌شود.

طبقه بندی

راه های زیادی برای طبقه بندی ملخ هواپیما وجود دارد. آنها بسته به موادی که از آن ساخته شده اند، بر اساس شکل تیغه ها، قطر آنها، کمیت و همچنین تعدادی دیگر به گروه هایی تقسیم می شوند.مشخصات. با این حال، مهمترین آنها طبقه بندی آنها بر اساس دو معیار است:

• اول - ملخ‌های گام متغیر و پیچ ثابت وجود دارند.
• دوم - پیچ های کششی و فشاری وجود دارد.

اولی به ترتیب در جلوی هواپیما و دومی در عقب نصب می شود. یک هواپیما با ملخ هل دهنده زودتر به وجود آمد، اما پس از مدتی فراموش شد و به تازگی در آسمان ظاهر شد. اکنون این طرح به طور گسترده در هواپیماهای کوچک استفاده می شود. حتی گزینه های کاملاً عجیب و غریبی نیز وجود دارد که به تیغه های کششی و هل دادن همزمان مجهز شده اند. یک هواپیما با ملخ عقب دارای چندین مزیت است که یکی از مهمترین آنها نسبت بالابر به کشش آن است. با این حال، به دلیل عدم وجود جریان هوای اضافی از پروانه، بال دارای بدترین ویژگی های برخاست و فرود است.

پیچ گام متغیر

ملخ های گام متغیر تقریباً بر روی تمام هواپیماهای مدرن متوسط و بزرگ نصب می شوند. با گام تیغه بزرگ، نیروی رانش زیادی به دست می آید، اما اگر دور موتور بسیار کم باشد، شتاب بسیار کند خواهد بود. این بسیار شبیه وضعیت یک ماشین است که در دنده‌های بالاتر می‌خواهد استارت بزند.

سرعت بالا و پیچ پروانه کوچک خطر توقف و به صفر رساندن رانش را ایجاد می کند. بنابراین، در طول پرواز، زمین به طور مداوم در حال تغییر است. اکنون این کار توسط اتوماسیون انجام می شود، اما قبل از اینکه خود خلبان مجبور بود دائماً این را به صورت دستی نظارت کند.زاویه را تنظیم کنید مکانیسم تغییر گام پروانه یک بوش مخصوص با مکانیزم محرک است که تیغه ها را نسبت به محور چرخش به میزان لازم می چرخاند.

توسعه مدرن در روسیه

کار روی بهبود دستگاه ها هرگز متوقف نشده است. در حال حاضر تست های ملخ جدید هواپیمای AB-112 در حال انجام است. این در هواپیمای سبک حمل و نقل نظامی Il-112V استفاده خواهد شد. این ملخ 6 پره با راندمان 87 درصد، قطر 3.9 متر و سرعت چرخش 1200 دور در دقیقه و پروانه گام متغیر است. پروفیل تیغه جدیدی ایجاد شده و طراحی آن سبک شده است.