Пропелери літака
ЕФЕКТИ ДВИГУНА
Вступ
Обертання силової установки (або GMP), що складається з двигуна та гребного гвинта, спричиняє так звані ефекти двигуна. Ці ефекти залежать від потужності, що подається двигуном, швидкості обертання гвинта та швидкості літака для даного літака.
Всі креслення та пояснення на цій сторінці базуються на правому гвинті, тобто такому, який повертається за годинниковою стрілкою, якщо дивитись з місця пілота.
Ефекти крутного моменту двигуна в польоті
Реверсивний крутний момент або крутний момент двигуна є застосуванням принципу третього закону Ньютона "дія/реакція". Будь-яка дія викликає рівну реакцію в протилежному напрямку ". Внаслідок реакції на обертальний рух гвинта (дії) антагоністичний крутний момент має тенденцію до обертання всього літака в протилежному напрямку (реакція). Крутний момент перекидання більший у польоті фази, коли двигун використовується на повному газі, особливо під час зльоту або в фазі об’їзду.
Хоча цей крутний момент дуже високий на одномоторних літаках з високою потужністю двигуна (Siptfire, Messerschmitt Bf 109 тощо), він не дуже чутливий на сучасних малопотужних літаках.
Цей крутний момент перекидання, як правило, компенсується під час проектування пристрою для заданої частоти обертання двигуна та заданої частоти обертання (швидкості та крейсерської швидкості загалом):
- або збільшенням кута нахилу (падіння) на половину крила,
- або збільшенням площі поверхні половини крила.
Тобто, збільшивши підйом на половину крила. Для інших фаз польоту буде використана елерон-обрізна вкладка (вкладка) або палиця.
В аеродинаміці ми бачили, що будь-яке збільшення підйомної сили призводить до збільшення опору. Отже, ліве крило матиме більший опір, ніж праве крило (правий гвинт). Ця різниця в опорі спричинить момент похитування ліворуч. Цей момент похитування можна виправити:
- невелике вклинення зліва від вертикальної нерухомої площини.
- компенсатор на кермі. У цьому випадку накладка на рулі "flettner" (англійською мовою) закріплена і може регулюватися лише на землі та працювати лише після декількох випробувань. Справа Йодель.
Вплив крутного моменту двигуна на землю
Під час руління під час зльоту реверсивний момент буде тиснути на вагу літака на лівому амортизаторі, який прагне його розчавити. Тертя шини на злітно-посадковій смузі буде більш інтенсивним, і літак, як правило, стартує вліво (момент похитування).
Ефекти гвинтового дихання
Це найбільш значний вплив на легкі одномоторні літаки. Обертання гвинта прискорює повітря, що проходить через нього, і створює потік, який звивається навколо фюзеляжу. Це призводить до збільшення тиску на певні бічні поверхні, зокрема вертикальний хвіст. Цей гвинтовий потік залежить від швидкості польоту та частоти обертання двигуна. Він буде більш інтенсивним для низької швидкості, високої частоти обертання двигуна (зліт і підйом) з щільними поворотами, і менш інтенсивним для низької частоти обертання двигуна (спуск і наближення), або при круїзі (висока швидкість) повороти подовжуються зі швидкістю.
Це явище породжує два моменти.
Момент рулону
Для гвинта за годинниковою стрілкою (видно з сидіння пілота) цей гвинтовий потік штовхає нижню поверхню лівого крила та верхню поверхню правого крила. З'являється асиметрія підйому і змушує літак злегка котитися вправо.
Момент похитування
Вертикальний хвостовий блок, "вдарений" гвинтовим вдихом гвинта з лівого боку, викликає момент похитування зліва.
Лівий поворот, спричинений гвинтовим потоком повітря, знаходиться в тому ж напрямку, що і індукований ефектом крутного моменту двигуна. Отже, принципи корекції будуть однаковими:
- невелике вклинення зліва від вертикальної площини.
- компенсатор на кермі. Див. Tab замовлено
Ефект вибуху також робить ліфт і кермо більш ефективними, особливо коли літак рухається з низькою швидкістю. Цей ефект вибуху дуже корисний для керування звичайним ходовим літаком під час таксі та зльоту.
Гіроскопічні ефекти
Літак може обертатися навколо трьох своїх осей: крену, похиту, кроку. Однак обертовий гвинт діє як великий гіроскоп, однією з властивостей якого є прецесія. Таким чином, будь-який запит на переміщення навколо однієї з двох осей, перпендикулярної осі обертання гвинта, буде прагнути вирівняти цю вісь обертання з віссю тривожного моменту, який на неї діє.
Для одного двигуна зі звичайним поїздом при приведенні польоту в чергу під час зльоту гіроскопічна прецесія створюватиме тривожний крутний момент. Ця прецесія буде пропорційною потужності двигуна та швидкості, з якою літак буде введений у лінію польоту.
Нижче переход від триточкового руління до двоточкового.
Потім літак буде прагнути до посадки зліва (гвинт повертається вправо).
Ефекти, зумовлені асиметричною тягою гвинта
Коли вісь обертання гвинта збігається з напрямком відносного вітру, сила тяги гвинта знаходиться в його центрі. Кут α низхідної лопаті дорівнює куту α висхідної лопаті.
Коли літак летить під великим кутом падіння або під час зльоту, вісь обертання гвинта більше не плутають із напрямком відносного вітру. Кут α низхідної лопаті більший за кут α висхідної лопаті. Тому лопаті гребного гвинта будуть створювати різні сили розтягування.
У нашому випадку (гвинт, що обертається вправо), права тягова сила Ftd буде більшою, ніж ліва тягова сила Ftg. Загальна тяга гребного гвинта буде дорівнює Ftd плюс Ftg, але його точка прикладання зміщена в бік низхідної лопаті. Цей асиметричний ефект витягування створить момент похитування ліворуч.
Виправлення буде здійснено дією на кермо через кермо для створення протилежного крутного моменту гойдалки.