Воздушный винт
Изобретение относиться к области авиации. Воздушный винт включает лопасти, передняя и задняя кромки каждой из которых образованы двумя параболами, касающимися окружности. Профиль каждой лопасти образован пересечением двух парабол под острым углом на передней кромке. Задняя кромка имеет стабилизирующую плоскость, которая служит для уменьшения шумов. Конец лопасти воздушного винта загнут на угол β≥45 для направления центробежного потока в сторону повышения тяги. Концы лопастей воздушного винта через плоские пружины механически связаны кольцом для уменьшения свободных колебаний. Изобретение направлено на повышение тяги и уменьшение шума. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области авиации. Целью изобретения является повышение тяги, уменьшение шумов, которая достигается применением двух парабол при конструировании воздушного винта и его профиля.
Известен воздушный винт [1], имеющий профиль аэродинамического крыла и имеющий кручение. Недостатком данной конструкции является относительно малая тяга при больших шумах, большое лобовое сопротивление.
Известна лопасть воздушного винта, парабола в аэродинамике [2], где передняя и задняя кромки плоскости образуются, в частности, двумя параболами, касающимися окружности, профиль образуется пересечением двух парабол под острым углом, в частности, на передней кромке. Недостатком данной конструкции является малая прочность и надежность, требующиеся для воздушного винта.
Раскрытие изобретения
Для увеличения тяги, повышения прочности и надежности воздушного винта передняя и задняя кромки образуются двумя параболами: У1=К1Х1/2; У2=2R0+К1Х1/2, касающиеся окружности радиусом R≤2R0 /Фиг.1/, центр которой находится на расстоянии l≤2/3L, где L - проекция длины винта на координату Х. Изначально задают следующие величины:
- угол атаки α≥7°;
- величины L и l≤2/3L;
- радиусы R и R0. Коэффициенты К1 и К2 рассчитываются по формулам: 
; 
, где точки А и В - точки касания параболами У1 и У2 окружности радиусом R. Точка А находится пересечением линии угла атаки α≥7 с перпендикуляром, восстановленным из точки l≤2/3L; точка В - конец диаметра, отложенного из точки А окружности радиусом R.
Профиль нижней и верхней лопасти воздушного винта образуются пересечением двух парабол: У3=К3Х1/2; У4=2R0+К4Х1/2, где К3≥1; К4=/0,4÷0,8/К3, при этом плоскости пересекаются под острым углом на передней кромки, которая закруглена окружностью радиусом R≥R0; для улучшения обтекаемости и увеличения прочности; задняя кромка имеет стабилизирующую плоскость /Фиг.1-3/ величиной M≤R0 в конце винта уменьшающаяся до нуля на 1/3 длины от начала координат, служащая для уменьшения свободных колебаний при уходе винта. Конец воздушного винта загнут на угол β≥45°, служащий для направления центробежного потока для увеличения тяги /Фиг.1-2/.
На Фиг.1 изображен профиль лопасти воздушного винта - 1, имеющий загиб конца лопасти - 2, стабилизирующую плоскость - 3. На Фиг.2 изображен воздушный винт в сборе, где концы лопасти механически связаны кольцом, имеющим профилированные отверстия - 4, 5 под штыри на концах лопасти, служащие для уменьшения свободных колебаний /шума/.
Работа воздушного винта
Вращаясь от двигателя, легко преодолевая лобовое сопротивление, воздушный винт создает тягу, которая возрастает с увеличением его радиуса и площади лопасти. Изменяя угол атаки лопасти на оси вращения, можно менять силу тяги. Механическое кольцо при этом можно соединить с концом лопасти плоской пружиной, которая обеспечит поворот лопасти на угол более 45° и повысит прочность соединения (не показано). Для увеличения прочности самого винта радиус R0 должен меняться незначительно от начала воздушного винта к его концу не более 2/3 R0. Загиб конца лопасти на угол β≥45° служит для направления центробежного потока в сторону повышения тяги. Стабилизирующая плоскость уменьшает шумы после ухода винта его лопасти.
Проведенные сравнительные испытания на изготовленных макетах показали увеличение тяги более 20% и уменьшение шумов более 30% по сравнению с [1].
Источники информации
1. Большая Советская Энциклопедия, изд. Энциклопедия, г.Москва, 1957 г.
2. Патент №2278058 от 20 июня 2006 г.
1. Воздушный винт, содержащий профиль лопасти в виде аэродинамического профиля крыла и имеющий кручение винта, отличающийся тем, что для повышения тяги и снижения шумов передняя и задняя кромки лопасти винта образуются двумя параболами: Y1=К1Х1/2; Y2=2R0+К2Х1/2, касающимися окружности радиусом R≤2R0, центр которой находится на расстоянии l≤2/3L, где L - проекция длины лопасти винта на координату X; изначально задают следующие величины:
угла атаки α>7°;
величины L и l<2/3L;
радиусы R и R0;
коэффициенты K1 и K2 рассчитываются по формулам:
где точки А и В - точки касания параболами Y1 и Y2 окружности радиусом R; точка А находится пересечением линии угла атаки α≥7° с восстановленным перпендикуляром из точки l<2/3L; точка В - конец перпендикуляра, отложенного от точки А окружности радиусом R; профиль нижней и верхней лопасти винта образуется пересечением двух парабол: Y3=К3Х1/2; Y4=2R0+К4Х1/2, где К3≥1; К4=/0,4÷0,8/К3, при этом плоскости пересекаются под острым углом на передней кромке, которая закруглена радиусом R≥R0; задняя кромка имеет стабилизирующую плоскость величиной M≤R0 в конце винта и уменьшающейся до нуля на 1/3 длины от начала, служащую для уменьшения шумов; конец воздушного винта загнут на угол β≥45° для направления центробежного потока для увеличения тяги.
2. Воздушный винт по п.1, отличающийся тем, что для уменьшения свободных колебаний концы воздушного винта через плоскую пружину механически связаны кольцом.
