ЛОПАСТЬ С КОЛЬЦЕВОЙ ЗАКОНЦОВКОЙ
BLADE WITH RING WINGTIP

Область техники. Авиационная промышленность.
Уровень техники. Лопасть с кольцевой законцовкой (ЛКЗ) является такой же лопастью (воздушным винтом), как и лопасть с законцовкой в виде загнутого конца. И относится она к тому же уровню техники - двигателестроению. Отличие их состоит в том, что лопасть с загнутым концом предназначена для снижения потерь мощности, а ЛКЗ для максимально эффективного использования лопастных механизмов в двигателях и турбинах. (К.В. Холщевников и др. Теория и расчет авиационных лопаточных машин. Москва. Машиностроение, 1986, Часть 1. Теория лопаточных машин).
Раскрытие изобретения. Лопасть (воздушный винт) с кольцевой законцовкой (крылышком) является аналогом лопасти с законцовкой в виде отогнутого конца, но отличается от нее тем, что у лопасти с отогнутым концом законцовка является прямым продолжением лопасти, а у лопасти с кольцевой законцовкой она сделана в виде части кольца импеллера, который тоже имеет профиль лопасти как по ходу движения лопасти, так и по ходу движения воздушного потока с определенным углом атаки. Эффективность работы большинства лопаточных машин зависит от аэродинамики профиля лопастей (воздушных винтов), а применение импеллера (кольца вокруг лопастей) значительно снижает потери мощности лопаточной машины. Но при больших скоростях летательных аппаратов эффективность применения импеллера снижается и с еще большим ростом скорости эффективность превращается в недостаток. Чтобы максимально использовать все качества импеллера и при этом убрать его недостатки на больших скоростях, можно использовать не все его кольцо, а только его части и при этом придать аэродинамический профиль всем его частям как по ходу движения лопасти, так и по ходу движения воздушного потока.
Краткое описание чертежа. Фигура 1. 1 - лопасть, 2 - кольцевая законцовка (крылышко), 3 - профиль по ходу движения лопасти, 4 - профиль по ходу движения потока, 5 - угол атаки кольцевой законцовки. При работе двигателя лопасти (1) создают воздушный поток.
Кольцевая законцовка (2) не дает воздушному потоку скатываться с лопасти. Профиль законцовки по ходу движения лопатки (3) и по ходу движения текучего потока (4) улучшает аэродинамику лопаточной машины.
Осуществление изобретения. Импеллеры и законцовки лопастей давно используются в мировой технике. В основном все внимание конструкторов сосредоточено на основных рабочих деталях - лопастях и их законцовках, так как их аэродинамика и определяет основную эффективность лопаточной машины. Применение импеллеров считается более эффективным, но очень затрудняется из-за резкого увеличения массивности конструкций. Но если использовать не все кольцо импеллера, а только его часть, то можно будет и значительно снизить потери мощности и не сильно увеличить вес конструкции. Из практики известно, что применение крыльев с загнутыми концами приводит к реальному снижению потерь мощности, а применение лопастей (воздушных винтов) с загнутыми концами, таких же как на концах крыльев самолетов, приводит к несущественному снижению потерь мощности. Поэтому они практически не используются в лопаточных механизмах. В то же время применение импеллеров увеличивают эффективность использования лопаточных механизмов до 30%, но на небольших скоростях. Использование лопасти с кольцевой законцовкой делает компромисс - не дает резко увеличить вес конструкции и уменьшает потери мощности лопастей (винтов). Профиль кольцевой законцовки также имеет отношение к улучшению аэродинамики. Воздушный поток в динамике «встречается» с законцовкой одновременно как по ходу движения лопасти, так и походу движения воздушного потока. Поэтому целесообразнее, если кольцевая законцовка будет иметь аэродинамический профиль с двух сторон и с определенным углом атаки по отношению к движению воздушного потока. Для больших оборотов и скоростей воздушного потока угол атаки кольцевой законцовки лопасти должен быть максимально параллелен движению воздушного потока, а при небольших оборотах и скоростях угол атаки может меняться для увеличения эффективности лопаточного механизма. Трудно механизировать законцовку у лопасти с законцовкой в виде загнутого конца, а кольцевую законцовку можно механизировать, также как и саму лопасть (воздушный винт) для изменения угла атаки. Также можно использовать кольцевую законцовку на лопастях ветряков.
Технический результат: Использование лопасти с кольцевой законцовкой приводит к уменьшению потерь мощности, почти не увеличивают вес конструкции, но при этом значительно улучшает аэродинамику лопасти, также значительно уменьшают шум и, следовательно, увеличивают его эффективность. Если установить на самолет или вертолет вместо обыкновенных лопастей данные лопасти, то их тяга увеличится за счет снижения потер мощности, т.е. можно без дополнительных затрат увеличить дальность маршрута или увеличить массу перевозимого груза.