БИБЛИОТЕКА
Гость!
Вход

главная страница

новости проекта
опросы
соревнования

авиамодели
воздушные змеи
ла
библиотека

гостевая
раздел авиационной литературы

О выборе параметров воздужшного винта

Журнал Моделист-Конструктор

Статья из М-К №9, 1977
Сайт mkmagazin.almanacwhf.ru .
Авторы статьи: Ю. ВОРОБЬЕВ, Г. МАХОТКИН



"ВАШ ЛУЧШИЙ ВИНТ"

К сожалению, опыт изготовления воздушных винтов на любительских конструкциях за редким исключением не заслуживает повторения. И пожалуй, основная причина неудач в несогласованности параметров воздушного винта с характеристиками двигателя. Чаще всего самодеятельные конструкторы создают слишком «тяжелые» в аэродинамическом отношении винты, в результате чего двигатель не развивает полной мощности и тяга оказывается недостаточной.

Предлагаемый метод определения геометрических параметров воздушных винтов позволяет максимально упростить задачу подбора их размеров, обеспечивающих при сравнительно высоком КПД возможность наиболее полно использовать мощность двигателя.

При проектировании воздушных винтов следует иметь в виду, что тяга винта при правильно выбранных шаге и сечениях лопасти зависит от его диаметра и мощности на его валу (см. рис. 1). Максимально допустимый диаметр определяется по рисунку 2. Он ограничивается, кроме конструктивных соображений (с увеличением диаметра увеличиваются габариты машины), глазным образом окружной скоростью конца лопасти: для винтов с деревянными лопастями — кривая А, для металлических — кривая Б.

..

Превышение окружной скорости сверх рекомендуемой вызывает волновое сопротивление из-за сжимаемости воздуха, резко снижающее КПД винта и существенно уменьшающее запас прочности вследствие возрастающих центробежных сил.

По рисунку 2 для выбранного диаметра винта можно определить максимально допустимую частоту его вращения. Например, если двигатель развивает максимальную мощность при 4500 об/мин, то необходимо или выбрать диаметр воздушного винта 1 м, или, если тяга винта с Ø1 м недостаточна, установить винт большего диаметра и понижающий редуктор. При установке редуктора следует учитывать его коэффициент полезного действия: мощность, подводимая к винту, уменьшается на величину потерь в передаче. Значения же КПД таковы: шестеренчатая одноступенчатая передача с прямозубыми шестернями (цилиндрическими) равна 0,99; с прямозубыми коническими шестернями — 0,98. Следует заметить, что КПД шестеренчатой передачи падает при снижении точности ее изготовления и сборки, доходя до 0,94 и даже до 0,9.

КПД клиноременной передачи — в пределах 0,95—0,97; цепной — 0,94—0,98. Если КПД передачи с учетом трения в подшипниках равняется 0,9—0,8, то тяга составит (соответственно) 0,94—0,86 от тяги, определенной по рисунку 1. С увеличением скорости движения машины тяговое усилие воздушного винта падает. В зависимости от диаметра тяга по скорости изменяется различно. На рисунке 3 показано изменение тяги по скорости воздушных винтов с фиксированным шагом № 1 с Ø1 м и № 2 с Ø2м, при постоянной мощности 17,5 л. с. На графике видны преимущества по тяге воздушного винта с Ø2 м, вплоть до скорости 83 км/ч, а при КПД передачи 0,8 — до скорости 72 км/ч. На скорости больше указанной преимущество имеет винт с Ø1 м. При встречном ветре 10 м/с (36 км/ч) преимущество винта с Ø2м сохраняется до скорости движения, меньшей на величину скорости ветра, то есть до 36 км/ч.

..

Рассмотренный пример дает наглядное представление о взаимозависимости диаметра винта, поступательной скорости транспортного средства (при постоянной мощности) и развиваемой им тяги. Для воздушных винтов аэросаней и глиссеров, имеющих небольшие скорости движения, расчет рекомендуется производить для условий работы винта на месте, то есть для V=0.

Следующим этапом при проектировании является определение ширины лопастей, их числа, профиля сечения лопасти и угла ее установки (шага). Указанные параметры должны быть увязаны с выбранным диаметром, частотой вращения винта и мощностью на его валу. На практике редко встречается необходимость применять сложные по аэродинамической компоновке винты — с большой воздушной нагрузкой на сечения лопасти, то есть сечения с большой кривизной и щелевые сечения. Подавляющее большинство винтов, оптимальных для заданных требований, будут иметь узкие лопасти и «стандартные» крыльевые профили.

По приведенному графику (рис. 4) можно определить геометрические параметры винта, согласующиеся с характеристиками двигателя. В зависимости от диаметра винта и мощности на его валу определяется частота вращения, соответствующая выбранной относительной ширине лопасти В (в процентах от радиуса винта). На этом же графике находится и шаг винта, отнесенный к его диаметру H/D (относительный шаг), оптимальный для выбранной ширины лопасти.

Можно задаться частотой вращения, мощностью, диаметром и определить относительную ширину лопасти и соответствующий ей шаг. Первым способом определяем параметры винта № 2, вторым — параметры винта № 1.

Пример. Определить геометрические размеры винтов при следующих исходных данных: мощность на валу винта 17,5 л. с., частота вращения вала двигателя 4500 об/мин, диаметр винта №1 — 1 м, винта № 2 — 2 м. По рисунку 4 определяем: для Ø1 м B = 12,5% (62,5 мм); h =0,45 (Н = 0,45 м); для Ø2м В = 10% (100 мм); h = 0,40 (Н = 0,8 м). Для винта № 2 взята минимальная допустимая ширина — 10%.

Зная шаг винта, определяем углы установки сечений лопасти. Для этой цели находим величину, в 2,5 раза меньшую шага винта:

Ø1 м : H/2π = 450/6,28 ~=72 мм;

Ø2 м : H/2π = 800/6,28 ~=72 мм.

Из схемы, приведенной на рисунке 5, видно построение углов установки сечений лопасти.

Для винта № 2 по допустимой окружной скорости определена максимальная частота вращения, равная 2250 об/мин, которая соответствует минимальному передаточному отношению. Но при этой частоте ширина лопасти получается около 4%. Из условий прочности ширину лопасти менее 10% применять нельзя. Тогда по графику (рис. 4) определяем для Ø2 м В = 10% и 17,5 л. с., частоту вращения вала винта 1530 об/мин. Передаточное отношение понижающей передачи при этом должно быть: 4500: 1520 = 2,95.

..

На рисунке 6 приведены геометрические размеры лопасти двухлопастного винта в процентах от радиуса при ширине лопасти 16,5%. Для нашего примера ширина лопасти равна 12,5% и 10%. Следовательно, все размеры сечений будут составлять:

12,5/16,5 ~= 0,755 для винта № 1

10/16,5 ~= 0,605 для винта № 2

от размеров на чертеже.

В случае, если по графику (рис. 4) определена ширина лопасти более 16,5%, то можно или пропорционально увеличить все размеры двухлопастного винта до необходимой величины, или увеличить число лопастей так, чтобы суммарная ширина их, отнесенная к диаметру, равнялась найденной относительной ширине.

..

На рисунке 7 приведена характеристика двигателя «ИЖ-Планета-3» и его дроссельная характеристика с одним из рассмотренных винтов. При установке на этот двигатель двухлопастного винта без редуктора с Ø1,2 м, шагом 0,48 м и шириной лопасти В =100 мм (пунктирная кривая) двигатель мог бы развить только 2900 об/мин и мощность 12 л. с. Тяга винта при этом составила бы 40 кг вместо 54 кг винта № 1, правильно подобранного к двигателю. Тщательное определение ширины лопасти и углов установки сечений позволит использовать полную мощность двигателя и получить тягу, близкую к максимально возможной.

Опубликовал:
загрузок 11355 (размещено 1 Января 1970)

версия для печати
Комментариев: 37

[1] [2]
1. Гость     (24 Января 2008, 15:45)
Здравствуйте. Очень хочу сделать мотодельтаплан. Планирую установить двигатель от ИЖ-ЮПИТЕР-3 мощностью 23л.с. Винт крепится непосредственно на коленвал. Думаю установить двухлопастный цельный винт так как запускатся двигатель будет винтом.Подскажите, пожалуйста, какие параметры винта будут оптимальны в даном случае.Заранее благодарен: Сергей.
2. Гость     (22 Февраля 2008, 19:36)
Здорово ! Спасибо. Здоровья.
3. Андрей     (1 Апреля 2008, 18:57)
Здрасте.Хочу сделать аэросани.Сколько не читал статей по этому поводу а винт так и не могу сообразить как сделать(какой угол,диаметр и т.п)
У меня двигатель от мотоблока мощность 5,5л.с.
3600об/мин.Подскажите пожалуйста как быть?
P.S. И вообще возможно ли это сделать при такой мощи двигателя?
4. Гость     (4 Апреля 2008, 13:53)
инструкция по замено лопастей на вертолеле Ми-8
5. Гость     (4 Апреля 2008, 13:54)
где наити инструкцию по замено лопастей на вертолеле Ми-8
6. Гость     (27 Май 2008, 16:12)
-У меня двигатель от мотоблока мощность 5,5л.с.
3600об/мин.Подскажите пожалуйста как быть?
P.S. И вообще возможно ли это сделать при такой мощи двигателя?
Можно, с понижающим редуктором раза в 2,5 и сврх легкую (дельтапланную)алюминевую раму и лыжи.
7. Гость Вячеслав     (6 Октября 2008, 11:18)
Вышлите мне пожалуста чертеж четырехлопосного воздушного винта . Диаметр винта три метра , приводится будет электродвигателем мощностью 100 киловат, винт будет подъемным .И подскажите пожалуста какова у негобудет тяга в киллограмах. Если можно то пожалуста подскажите куда можно обратится чтобы досконально точно произвели расчет и выслали подробные чертежи .С уважением Вячеслав.
8. Groza     (3 Марта 2009, 16:46)
Хорошая статья!!!
9. Алексей     (10 Июля 2009, 22:13)
Уважаемые специалисты! Мог бы кто-то взяться за изготовления винта под заказ?
balloons
Алексей
10. vissarion.eu     (17 Октября 2009, 12:52)
"Здрасте.Хочу сделать аэросани.Сколько не читал статей по этому поводу а винт так и не могу сообразить как сделать(какой угол,диаметр и т.п)
У меня двигатель от мотоблока мощность 5,5л.с.
3600об/мин.Подскажите пожалуйста как быть?
P.S. И вообще возможно ли это сделать при такой мощи двигателя?"
Винта наклон, который будет захватывать воздух надо бпать чем меньше, чтобы была чем больше тяга при старте.
Мира и счастья!
11. Гость     (21 Декабря 2009, 02:28)
Подскажите где можно заказать винт на аэросани?
12. Гость     (21 Декабря 2009, 02:33)
Инструкцию по замене лопастей на МИ-8 могу выслать телефон 8 924 66 77 928
13. Гость     (23 Августа 2011, 22:50)
14. Гость     (23 Августа 2011, 22:53)
А НА ЭТОМ САЙТЕ АВТОР СТАТЬИ ХОТЬ КОГДА НИБУДЬ ПОЯВЛЯЕТСЯ???????????ВООБЩЕ НЕПОНЯТНО КУДА И КОМУ ПИШУТСЯ ЭТИ ВСЕ КОМЕНТАРИИ
15. Гость     (9 Апреля 2012, 12:49)
где заказать пропеллер на аэросани под ижевский мотор
16. Гость     (11 Май 2012, 17:34)
К чему столько эмоций,включайте мозги,господа.
17. Гость     (2 Июня 2012, 20:49)
№14 - В начале ясно написано:
Статья из М-К №9, 1977
Авторы статьи: Ю. ВОРОБЬЕВ, Г. МАХОТКИН
Дай бог что авторы вообще ещё живы а ты возмущаешься то они здесь не появляются
18. Гость     (20 Сентября 2012, 06:57)
Какой винт нужен для 65л\с с массой конструкции 1200кг,при максимальных оборотах 4500об\м
?
19. колян     (6 Декабря 2012, 20:32)
хочу сделать аэросани с двигателем от ЗАЗ- 965 через клиноременный редуктор . какой нужен диаметр винта ?
20. Гость     (15 Декабря 2012, 00:43)
Какой винт нужен для 3.3л\с с массой конструкции 40кг,при максимальных оборотах 17000об\м
[1] [2]

>> хотите задать вопрос или есть что сказать?
Написать комментарий

Имя:
 :)  ;)  :(  >:-[
 :D  B)  :-/  :-o
Охраняется законом об авторском праве. При использовании материалов ссылка на источник обязательна.