Билет 12. 1.Воздушные винты, назначение, конструкция

1.Воздушные винты, назначение, конструкция

Возду́шный винт, пропе́ллер — лопаточная машина (лопастной агрегат), приводимая во вращение двигателем и предназначенная для преобразования мощности (крутящего момента) двигателя в тягу.

Воздушный винт применяется в качестве движителя для самолётов, автожиров, цикложиров (циклокоптеров) ивертолётов с поршневыми и турбовинтовыми двигателями, а также в том же качестве — для экранопланов,аэросаней, аэроглиссеров и судов на воздушной подушке. У автожиров и вертолётов воздушный винт применяется также в качестве несущего винта, а у вертолётов ещё и в качестве рулевого винта. В зависимости от наличия возможности изменения шага лопастей воздушный винт подразделяются на винты фиксированного и изменяемого шага. В зависимости от способа использования воздушные винты делятся на тянущие и толкающие.

Лопасти винта, вращаясь, захватывают воздух и отбрасывают его в направлении, противоположном движению. Перед винтом создаётся зона пониженного давления, за винтом — повышенного. Вращение лопастей воздушного винта приводит к тому, что отбрасываемые им массы воздуха приобретают окружные и радиальные направления и на это расходуется часть энергии, подводимой к винту.

Основное назначение воздушного винта - создание силы тяги для обеспечения заданной скорости движения летательного аппарата. За счет вращательного движения винта некоторой массе окружающего летательный аппарат воздуха сообщается дополнительная скорость в направлении, противоположном полету. Действующая на винт реакция отбрасываемой массы воздуха, направленная по полету, и есть нужная для сохранения скорости полета сила тяги.
Описание воздушного винта в 1475 г. дал Леонардо да Винчи.

Конструкция воздушного винта. Как указано выше, наиболее употребительными в наст, время являются деревянные винты. Дерево для них должно быть твердой породы (бук, ясень, дуб, орех и т. п.) и лучшего качества. Сучки, косослой и прочие пороки недопустимы. Болванка для воздушного винта (заготовка) склеивается из нескольких досок толщиной около 20 мм каждая (рис. 4) при помощи столярного (костяного) или казеинового клея и высушивается в зажимах. Затем ее опиливают по очертанию винта в плане и обстрагивают по шаблонам, придавая лопастям потребную форму. До сих пор обработка винта ведется почти исключительно вручную. После первоначальной обработки воздушному винту дают обычно некоторое время выстояться, при чем его часто немпого коробит и лопасти меняют шаг. После этого его окончательно начисто обрабатывают и тут же красят или масляными или спиртовыми лаками. В большинстве случаев лопастп предварительно оклеивают парусиной, по которой потом наносят слой шпаклевки и краски, а иногда концы, кроме того, оковывают медными листами (рис. 5) для предохранения винта от повреждения. Вследствие того, что окружная скорость воздушного винта очень велика (около 200 м в сек.), эффект от попаданпя в них даже небольших предметов оказывается очень сильным, и, например, камешка величиною с орех обычно бывает достаточно, чтобы сделать выбоину в лопасти. Средняя часть воздушного винта — его ступица — обыкновенно делается несколько шире, цилиндрической формы, и служит для скрепления винта при помощи болтов Б с металлической втулкой В, которая насаживается на конический носок вала мотора. Делаются также и металлические воздушные винты. Одна из первоначальных конструкций показана на рис. 6 А, где к металлическому стержню со ступицей приклепывались лопасти Л из листового металла. Плохая форма (обтекаемость) таких лопастей, а также малая прочность и большой вес заставили совершенно оставить эту конструкцию. На рис. 6 Б изображен пустотелый воздушный винт, штампованный из листового материала, в виде двух половинок, которые по линии, отмеченной крестиками, сварены. Эта конструкция не нашла большого распространения вследствие трудностей, возникающих при изготовлении. Все более и более входящей в эксплоатацию в наст, время является конструкция металлических дюралюминиевых винтов амерпк. инженера Рида (рис. 6 В). Эти винты делаются из сплошного легкого металла и имеют хорошую, в аэродинамическом отношении, форму. За счет прочности материала они допускают значительно большие окружные скорости и оказываются в некоторых случаях весьма выгодными. Диаметры винта воздушного бывают от 1,2 м у авиэток до 3,5 — 4 м у больших аэропланов (бомбовозов); у геликоптеров встречались винты воздушные диаметром до 15 м. Кроме винтов с постоянным или переменным шагом, бывают винты воздушные с шагом, могущим быть измененным в полете. Достигается это при помощи особой конструкции.

2.Назначения стабилизатора, конструкция

Оперение (горизонтальное и вертикальное) обеспечивает устойчивость и управляемость самолета. Горизонтальное оперение обычно состоит из управляемого стабилизатора 4 или стабилизатора и руля высоты и служит для обеспечения продольной устойчивости и управляемости, а в некоторых случаях — управляемости и по крену.

Имеют полную аналогию с крылом, как по составу и конструкции основных элементов — лонжеронов, продольных стенок, стрингеров, нервюр, так и по типу силовых схем. Для стабилизаторов вполне успешно используются лонжеронная, кессонная и моноблочная схемы, а для килей последняя схема применяется реже, из-за определённых конструктивных трудностей при передаче изгибающего момента с киля на фюзеляж. Контурный стык силовых панелей киля с фюзеляжем в этом случае требует установки большого числа силовых шпангоутов или установки на фюзеляже в плоскости силовых панелей киля мощных вертикальных балок, опирающихся на меньшее число силовых шпангоутов фюзеляжа.

У стабилизаторов можно избежать передачи изгибающих моментов на фюзеляж, если лонжероны или силовые панели левой и правой его поверхностей связать между собой по кратчайшему пути в центральной его части. Для стреловидного стабилизатора это требует перелома оси продольных элементов по борту фюзеляжа и установки двух усиленных бортовых нервюр. Если продольные элементы такого стабилизатора без перелома осей доходят до плоскости симметрии самолёта, то кроме бортовых силовых нервюр, передающих крутящий момент, потребуется ещё одна силовая нервюра в плоскости симметрии самолёта.

Рис. 5. Стабилизатор c рулями высоты кордовой пилотажной модели самолета с электродвигателем: 1 — силовая обшивка (ватман или тонкий картон), 2 — силовая обшивка руля (ватман или тонкий картон), 3 — вкладыш (липа), 4 — соединительный кронштейн рулей (проволока ОВС диаметром 1 мм), 5 — корневая нервюра руля (липа), 6 — лонжерон (сосновая рейка сечением 2X3 мм), 7 — место установки шарнира подвески руля, 8 — концевой вкладыш (бальза)

3.Массовые и центровочные характеристики ВС

Массовые:

-Максичальная взлетная и посадочная масса.

Эти массы регламинтированы для каждого типа вс.

Взлет с массой превышающий допускаемую взлетную не допускается. Не допускается посадка с массой, превышающей максимальную разрешенную посадоочную массу.

На некоторых самолетах разрешена вынужденная посадка при максимальной взлетной массе, для других нельзя. В таких аварийных случаях предусматривается аварийный слив топлива.

Если аварийного слива топлива не предусмотрено вс вынужденно находиться в воздухе до выработки части топлива и уменьшения массы до максимального посадочного значения.