Воздушный винт самолета
AIRCRAFT PROPELLER

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к ветродвигателям с горизонтальной осью вращения ветроколеса, и может быть использовано в самолетостроении в качестве воздушного винта самолетов различного назначения и взлетной массы (конструкции Антонова, Яковлева, Илюшина и др.).
Известен воздушный винт самолета, содержащий горизонтальный вал, закрепленное на нем колесо с двумя, тремя или четырьмя лопастями. Недостатком таких малолопастных винтов является то, что в них недостаточная площадь лопастей в периферийной зоне.
Технической задачей настоящего изобретения является увеличение количества лопастей, их площади и геометрического заполнения ометаемой площади лопастями воздушного винта самолета, повышая эффективность его работы.
Настоящая техническая сущность достигается тем, что воздушный винт самолета, содержащий горизонтальный вал, закрепленное на нем многолопастное дисковое колесо с наружной и внутренней обечайками, между которыми расположены лопасти с возрастающим углом атаки воздушному потоку, лопасти выполнены из плоскости диска методом разрезания на секторы с принятой длиной дуги в метрах по расчетному числу лопастей с последующим отгибанием части секторов по линиям отгиба навстречу воздушному потоку при вращении винта от двигателя самолета, при этом диаметр диска воздушного винта определяется по длине окружности произведением числа лопастей на длину дуги сектора в метрах.
Приведенные конструктивные особенности многолопастного дискового воздушного винта самолета по сравнению с существующими позволяют при прочих равных условиях значительно повысить геометрическое заполнение ометаемой площади воздушного винта, воздушную нагрузку на винт и коэффициент полезного действия двигателя самолета.
На фиг. 1 дан вид спереди на винт (направитель воздушного потока условно не показан);
На фиг. 2 показан разрез по А-А;
На фиг. 3 дана часть развертки наружной обечайки с лопастями воздушного винта (наружная обечайка условно принята прозрачной).
Воздушный винт самолета (фиг. 1, 2) состоит из многолопастного дискового колеса 1 с наружной 7 и внутренней 8 обечайками, закрепленного на горизонтальном валу 2 (фиг. 2) с помощью ступицы 3, фланца 4 и болтового соединения 6. Лопасти 5 с возрастающим углом атаки воздушному потоку (фиг. 3) выполнены из плоскости диска толщиной 2…4 мм методом разрезания его по линиям радиусов на секторы с принятой длиной дуги в метрах по расчетному числу лопастей 5 и по окружности внутренней обечайки 8 до линии отгиба 9 (фиг. 1, 3) (по или против часовой стрелки) в зависимости от направления вращения воздушного винта.
Отгибанием части плоскости сектора вперед по линии 9, параллельной радиусу сектора (фиг. 1) навстречу воздушному потоку формируется лопасть 5 с плоской стойкой жесткости 11 и подлопастным окном 10 на плоскости диска (фиг. 3). Концы лопастей 5 связаны наружной 7 и внутренней 8 обечайками. В центральной зоне к внутренней обечайке 8 крепится съемный конусный направитель 12 воздушного потока (фиг. 2).
Основным расчетным параметром дискового многолопастного воздушного винта самолета является его диаметр, для расчета которого необходимо принять исходные данные: число лопастей (n=8…24) и длину дуги сектора (l=0,3…0,5) в метрах. Диаметр винта в метрах определится по формуле: D=n⋅l:π
Так, при числе лопастей n=12 и длине дуги сектора l=0,4 м, определится длина окружности диска L=n⋅l, равная 4,8 м, разделив которую на π=3,14, получим D=1,528 м, что обеспечивает достаточно высокую точность расчета.
Устройство работает следующим образом. При вращении горизонтального вала 2 с дисковым многолопастным винтом от двигателя самолета набегающий воздушный поток с большой скоростью воздействует на лопасти 5, создавая горизонтальную тягу для самолета через подлопастные окна 10 (фиг. 3).
Основной особенностью многолопастного дискового воздушного винта самолета является высокое геометрическое заполнение ометаемой площади лопастями 5 большой рабочей площади, что значительно повышает воздушную нагрузку на винт и тягу. Это способствует снижению оборотов двигателя при рабочих и экстремальных нагрузках, что уменьшает его износ, повышает надежность, срок эксплуатации и коэффициент полезного действия.