Воздушный винт

У этого термина существуют и другие значения, см. Винт.

Основная статья: Винт (лопастной)

Пропеллер немецкого дирижабля SL1 (1911) диаметром 4,4 м

Винт английского дирижабля R29 (1918) в шотландском музее

Современный воздушный винт транспортного самолёта A400M

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

Воздушный винт применяется в качестве движителя для самолётов, автожиров, цикложиров (циклокоптеров) и вертолётов 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.

Технические параметры

Определяющими являются диаметр и шаг винта. Шаг винта соответствует воображаемому расстоянию, на которое передвинется винт, ввинчиваясь в несжимаемую среду за один оборот. Существуют винты с возможностью изменения шага (см. Controllable pitch propeller (англ.)русск.) как на земле, так и в полёте. Последние получили распространение в конце 1930-х годов.

Положительные и отрицательные стороны воздушного винта

КПД современных воздушных винтов достигает 82–86 %, что делает их очень привлекательными для авиаконструкторов. Самолеты с турбовинтовыми силовыми установками значительно экономичнее, чем самолеты с реактивными двигателями. Однако воздушный винт имеет и некоторые ограничения, как конструктивного, так и эксплуатационного характера. Часть этих ограничений описана ниже.

• «Эффект запирания». Этот эффект возникает либо при увеличении диаметра воздушного винта, либо при увеличении оборотов, и выражается в отсутствие роста тяги с увеличением мощности, передаваемой на винт. Эффект связан с появлением на лопастях винта участков с околозвуковым и сверхзвуковым течением воздуха (т. н. волновой кризис).
  Это явление накладывает существенные ограничения на технические характеристики самолетов с винтомоторной силовой установкой. В частности, современные самолеты с воздушными винтами, как правило, не могут развить скорость более 650-700 км/ч. Самый быстрый винтовой самолёт — бомбардировщик Ту-95 — имеет максимальную скорость 920 км/ч.

• Повышенная шумность. Шумность современных самолетов в настоящее время регламентируется нормами ICAO. Воздушный винт в эти нормы не вписывается.

Будущее воздушного винта и современные разработки

Авиаконструкторы идут на определенные технические ухищрения, чтобы такой эффективный движитель, как воздушный винт, нашёл место на самолетах будущего.

• Преодоление эффекта запирания. На самом мощном в мире турбовинтовом двигателе НК-12 крутящий момент силовой установки делится между двумя соосными воздушными винтами, вращающимися в разные стороны.

• Применение саблевидных лопастей. Многолопастный воздушный винт с тонкими саблевидными лопастями позволяет затянуть волновой кризис, и тем самым увеличить максимальную скорость полета. Такое техническое решение реализовано на самолете АН-70.

• Разработка сверхзвуковых воздушных винтов. Эти разработки ведутся уже много лет, но никак не приведут к реальным техническим воплощениям. Лопасть сверхзвукового воздушного винта имеет крайне сложную форму, что затрудняет её прочностной расчет. Кроме того, экспериментальные сверхзвуковые винты оказались очень шумны.

• Импеллер. Заключение воздушного винта в аэродинамическое кольцо. Весьма перспективное направление, поскольку позволяет снизить концевое обтекание лопастей, снизить шумность, и повысить безопасность (защищая людей от увечий). Однако вес самого кольца служит ограничивающим фактором для широкого распространения такого конструкторского решения в авиации. Зато на аэросанях, аэроглиссерах,судах на воздушной подушке и дирижаблях импеллер можно увидеть достаточно часто.

• Вентилятор. Так же, как импеллер, заключен в кольцо, но кроме того, имеет входной и иногда выходной направляющий аппарат. Направляющий аппарат представляет собой систему неподвижных лопастей (статор), позволяющих регулировать поток воздуха, попадающий на ротор вентилятора, и тем самым поднять его эффективность. Очень широко применяется в современных авиационых двигателях.

См. также

• Кок (обтекатель)
• Гребной винт
• Карлсон
• От винта!

Ссылки

• Словарь терминов на Авиапорт. Ру
• Воздушный винт в кольце
• Винтокрылый летательный аппарат
• Винтокрылый летательный аппарат

Примечания