1. Технічні параметри лопатевих гвинтів
2. Переваги і недоліки повітряних гвинтів
3. Сучасні розробки і майбутнє гвинтів літака

Гребний гвинт літака, він же пропелер або лопаткова машина, яка приводиться в обертання за допомогою роботи двигуна. За допомогою гвинта відбувається перетворення крутного моменту від двигуна в тягу.

Повітряний гвинт виступає рушієм в таких літальних апаратах, як літаки, цікложіри, автожири, аеросани, апарати на повітряній подушці, екраноплани, а також вертольоти з турбогвинтовими і поршневими двигунами. Для кожної з цих машин гвинт може виконувати різні функції. У літаках він використовується в якості несучого гвинта, який створює тягу, а в вертольотах забезпечує підйом і рулювання.

Всі гвинти літальних апаратів діляться на два основних види: гвинти із змінним і фіксованим кроком обертання. Залежно від конструкції літака гвинти можуть забезпечувати штовхає або тягне тягу.

При обертанні лопаті гвинта захоплюють повітря і виробляють його покидьок в протилежному напрямку польоту. У передній частині гвинта створюється знижений тиск, а позаду - зона з високим тиском. Відкидається повітря набуває радіальне і окружне напрямок, за рахунок цього втрачається частина енергії, яка підводиться до гвинта. Сама закрутка повітряного потоку знижує обтічність апарату. Сільськогосподарські літаки, проводячи обробку полів, мають погану рівномірність розсіювання хімікатів через потік від пропелера. Подібна проблема вирішена в апаратах, які мають співвісну схему розташування гвинтів, в даному випадку відбувається компенсація за допомогою роботи заднього гвинта, який обертається в протилежну сторону. Подібні гвинти встановлені на таких літаках, як Ан-22 , Ту-142 і Ту-95 .

Технічні параметри лопатевих гвинтів

Найбільш вагомі характеристики гвинтів, від яких залежить сила тяги і сам політ, звичайно ж, крок гвинта і його діаметр. Крок - це відстань, на яке може переміститися гвинт за рахунок закручування в повітря за один повний оберт. До 30-х років минулого століття використовувалися гвинти з постійним кроком обертання. Тільки в кінці 1930-х років практично всі літаки оснащувалися пропелерами зі змінним кроком обертання

Параметри гвинтів:

• Діаметр окружності гвинта - це розмір, який описують законцовки лопатей при обертанні.

• Хода гвинта - реальне відстань, що проходить гвинтом за один оборот. Дана характеристика залежить від швидкості руху і оборотів.

• Геометричний крок пропелера - це відстань, яку міг би пройти гвинт в твердому середовищі за один оборот. Від ходи гвинта в повітрі відрізняється ковзанням лопатей в повітрі.

• Кут розташування і установки лопатей гвинта - нахил перетину лопаті до реальній площині обертання. За рахунок наявності крутки лопатей кут повороту змиритися по перетину, в більшості випадків це 2/3 всієї довжини лопаті.

Лопаті пропелера мають передню - ріжучу - і задню кромки. Перетин лопатей має профіль крильові типу. У профілі лопатей є хорда, яка має відносну кривизну і товщину. Для підвищення міцності лопатей гвинта використовують хорду, яка має потовщення до кореню пропелера. Хорди перетину знаходяться в різних площинах, оскільки лопать виготовлена ​​закрученої.

Крок гвинта є основною характеристикою гребного гвинта, він в першу чергу залежить від кута установки лопатей. Крок вимірюється в одиницях пройденої відстані за один оборот. Чим більший крок робить гвинт за один оборот, тим більший обсяг відкидається лопаттю. У свою чергу збільшення кроку веде за собою додаткові навантаження на силову установку, відповідно, кількість оборотів знижується. Сучасні літальні апарати мають можливість змінювати нахил лопатей без зупинки двигуна.

Переваги і недоліки повітряних гвинтів

Коефіцієнт корисної дії гвинтів на сучасних літаках досягає показника в 86%, це робить їх затребуваними авіабудуванням. Також потрібно відзначити, що турбогвинтові апарати значно економніше, ніж реактивні літаки. Все ж гвинти мають деякі обмеження як в експлуатації, так і в конструктивному плані.

Одним з таких обмежень виступає «ефект замикання», який виникає при збільшенні діаметра гвинта або ж при додаванні кількості оборотів, а тяга в свою чергу залишається на тому ж рівні. Це пояснюється тим, що на лопатях пропелера виникають ділянки з надзвуковими або навколозвукових потоками повітря. Саме цей ефект не дозволяє літальним апаратам з гвинтами розвинути швидкість вище ніж 700 км / год. На даний момент найшвидшою машиною з гвинтами є вітчизняна модель далекого бомбардувальника Ту-95 , Який може розвинути швидкість в 920 км / год.

Ще одним недоліком гвинтів виступає висока гучність, яка регламентується світовими нормами ICAO. Шум від гвинтів не вписується в стандарти гучності.

Сучасні розробки і майбутнє гвинтів літака

Технології та досвід роботи дозволяють конструкторам подолати деякі проблеми з гучністю і підвищити тягу, минувши обмеження.

Таким чином вдалося оминути ефект замикання за рахунок застосування потужного турбогвинтового двигуна типу НК-12, який передає потужність на два співвісні гвинта. Їх обертання в різні боки дозволило уникнути замикання і підвищити тягу.

Також використовуються на гвинтах тонкі шаблевидні лопаті, які мають можливість затягування кризи. Це дозволяє досягти більш високих показників швидкості. Такий тип гвинтів встановлений на літаку типу Ан-70.

На даний момент ведуться розробки по створенню надзвукових гвинтів. Незважаючи на те що проектування ведеться дуже довго при чималих грошових вливань, досягти позитивного результату так і не вдалося. Вони мають дуже складну і точну форму, що значно ускладнює розрахунки конструкторів. Деякі готові гвинти надзвукового типу показали, що вони дуже галасливі.

Висновок гвинта в кільце - импеллер - є перспективним напрямком розвитку, оскільки знижує кінцеве обтікання лопатей і рівень шуму. Також це дозволило підвищити безпеку. Існують деякі літаки з вентиляторами, які мають ту ж конструкцію, що і импеллер, але додатково оснащуються апаратом напряму повітряного потоку. Це значно підвищує ефективність роботи гвинта і двигуна.

Інші частини літака