Въздушен винт: Разлика между версии

[[Image:US Navy 030215-N-4048T-081 LCAC leaves USS Kearsarge loaded equipment.jpg|thumb|right|200px|Транспортен съд на въздушна възглавница]]

'''Въздушният винт''', наричан от специалисти още '''въздушно витло''' е основен двигателен агрегат за [[Превозно средство|транспортни средства]], движещи се в резултат на взаимодействието с [[Въздух|въздушната среда]]. За него популярно е широко разпространеното и използвано от неспециалисти название '''перка''' или чуждицата '''пропелер'''. Привежда се в движение от [[двигател]] и посредством винта се преобразува въртящия момент на двигателя в тяга. Въздушният винт е използван още в зората на създаване на моторното задвижване в летателните апарати, но намира приложение и в транспортните средства движещи се по земната и водната повърхност. Такива са аерошейни, аероглисери, съдове на въздушна възглавница е др. Въздушният винт до края на [[Втора световна война|Втората световна война]] е основния двигателен елемент на [[самолет]]ите, когато развитието на реактивната [[авиация]] подмени начина за задвижване на [[Летателен апарат|лететелните апарати]]. Новите конструкции турбовитлови двигатели отново налагат въздушния винт от ново поколение в тежките [[товарни самолети]]. В [[хеликоптер]]ите, независимо от подмяната на двигателите (от бутални двигатели с вътрешно горене към газотурбинни), въздушният винт остава основния носещ винт, както за създаване на подемна сила, така и за скоростно движение в различни посоки.

Въздушни винтове с много добри [[Аеродинамика|аеродинамични качества]] се произвеждат като силови агрегати във [[Ветрогенератор|ветрогенераторите]], превръщайки [[Вятърна енергия|кинетичната енергия на въздушните маси]] в [[механична енергия]] за производство на [[електрическа енергия]].

Аналог на въздушният винт е корабния винт, двигателен елемент работещ във водна среда и използван за движение на транспортни средства по вода.

Теорията на въздушния винт и експериментирането с нови видове, брой на лопати и управление на ъгъла на атака и други, занимава повече от 100 години учените по [[аеродинамика]]. Теорията продължава да се развива особено с напредъкът в областта на аеродинамиката, теоретичната механика, нови конструкционни материали и науката за съпротивление на материалите. Основните трудности при разработката и използването на въздушните винтове за постигане по-високи скорости са ограничения наложени от аеродинамически и технически характер.

:-'''якостни''' - да притежава достатъчно якост и коравина при експлоатация. Да не се деформира или променя геометричните си параметри при натоварване и вибрации, с което да се променят аеродинамичните му характеристики.<ref name= "Gorge">Диманчев, н.с.инж. Георги, Тема 8. Избор на витло, сп. Криле, бр. 4, 1986, с. 72</ref>

:- теглещ въздушен винт -&nbsp;— когато винтът е поставен по посоката на движение в предната част на фюзелажа или атакуващия ръб на крилата;

:- тикащтласкащ въздушен винт -&nbsp;— когато е поставен в средата или края на фюзелажа или изходящия ръб на крилата в посока обратна на движението на транспортното средство.

:-двулопатен;

:-с фиксирана стъпка -&nbsp;— наричан още еднорежимен винт;

:-с променлива стъпка и реверс -&nbsp;— винт управляем по време на полет.

:-дървени винтове изработени по технология от многослоен дървен материал. Евтина конструкция, обикновено с фиксирана стъпка. Понастоящем се използват в леки и свърхлеки конструкции самолети, матоделтаплани, мотопланери, аерошейни и други транспортни средства движещи се по земна и водна повърхност.

:-метални -&nbsp;— поставят се на скоростни, леки или тежкотонажни самолети с различно предназначение. Изработват се в различен брой на лопатите и са с механизъм за промяна стъпката и реверса по време на експлоатация.

:-композитни материали -&nbsp;— намалено тегло, висока якост, износоустойчивост и компактни механизми за управление на стъпката и реверса. Изработват се както класически въздушни винтове, така и новите модели тип пропфан.

Аеродинамичната характеристика на въздушните винтове е обвързана с общите изисквания и характеристика на задвижваното транспортно средство. Въздушният винт се изчислява и се произвежда конкретно и в зависимост от предварително зададените изисквания и параметри на цялото транспортно средство. Показатели характеризиращи работата на винта са:<ref name= "Gorge"></ref>

[[Image:Aircraft propeller diameter.svg|thumb|right|200px|Диаметър на винта и форма на лопатите]]

* Радиус на винта '''R = D/2''';

[[Image:Propeller pitch.gif|thumb|right|200px|Теоретична стъпка на въздушния винт]]

* Теоретична стъпка на винта ''' H =h.D'''

* Дебелина на профила на лопатата ''' c'''

* Профил на лопатите на винта. Обикновено се използват крилни профили, като се предпочита плоско-изпъкналият профил;

* Форма на лопатата в план. Формата не оказва съществено влияние върху коефициента на полезно действие (КПД), но има голямо значение за якостта на винта.

* Разчетна скорост на движение на винта. Приема се това да е нормалната експлоатационна скорост на движение на транспортното средство. При самолетите например това е крейсерската скорост;

* Тяга - '''P = 75.Nη/V ''' (kg/f).

Въздушният винт с фиксирана стъпка се нарича еднорежимен, защото конструктивно е заложен режима за получаване на ''максимален коефициент на полезно действие (КПД)'' и позволява на двигателя да развие пълната си [[мощност]]. Изчислението на конструкцията е направена за точно определена разчетна скорост '''(V_р)''' и при полет на точно определена височина '''(Hр)'''. Във всички останали режими ще работи по-лошо. Така са обвързани въздушния винт и летателния апарат -&nbsp;— ако самолетасамолетът трябва да развива максимална скорост, то аеродинамичните показатели на винта и неговата разчетна скорост трябва да съвпада с тази на самолета. Когато винта трябва да обезпечава най-добра характеристика при излитане, то винта се конструира така, че разчетната му скорост да е близка до нулата. Точно в този режим винтът ще развива най-голяма статична тяга. Такива аеродинамични характеристики са характерни и се залагат при изработката на въздушни винтове за глисери, аерошейни, мотоделтаплани, ултралеки самолети. <ref>Кондратьев, инж. В., Движитель-воздушный винт, сп. Моделист конструктор, бр. 12, 1988, с.3-6 </ref>

Тягата на въздушния винт пада с увеличаването на скоростта на летателния апарат и то в тясна зависимост от диаметъра. Колкото е по-голям диаметърът и са по-ниски оборотите на винта, толкова е по-малка тягата при по-висока скорост. Статичната тяга е по-голяма на винт с по-голям диаметър, отколкото на винт с по-малък диаметър. Противоречието - ''скорост -&nbsp;— тяга -&nbsp;— диаметър на винта'', е причината скоростните самолети да ползват високооборотен винт и с по-малък диаметър.

Бавноходните самолети използват бавнооборотни винтове с по-голям диаметър. Това налага в конструкцията на двигателите за тези самолети, да се постави понижаващ редуктор. За мощните двигатели редукторите обикновено са със [[Зъбно колело|зъбни колела]]. При леките самолети и наземните транспортни средства се използват редуктори от по-евтините ремъчни предавки с трапецовидни ремъци или оразмерените за предаване на съответната мощност широки клиновидни ремъци.

На авиационното изложение "Бурже 85" в [[Париж]] са изложени модели на нов вид въздушен вид -&nbsp;— турбовитловентилаторни, разработени и представени от специализирани фирми производителки. Новата конструкция със структурата и профила на лопатите трябва да намери приложение в тежкотонажните самолети, като съчетае икономичността на турбовитловите самолети и скоростта на реактивната авиация. Новите, с особена форма многолопатни въздушни винтове, са наричани ''саблевидни'' или ''пропфан'' (витловентилатор). Концепцията за това на "Дженерал Иелектрик", наречена УДФ (според източници на английски език UHB -&nbsp;— ultra high bepas -&nbsp;— ултра висок байпас), по едно споразумение с "Дъглас" и "[[Боинг]]" ще се експериментира с поставяне на двигатели с този нов тип тяга. [[НАСА]] финансира проект на лидера за производство на витла "Хамилтон Стандарт" и на "Алисън" за изследване на класическия тип пропфан. На изложението е предложено и конструктивно решение на такъв "саблевиден" вид витло от съветските самолетостроители. Показаният винт е сдвоен с диаметър 4,2 m и 16 тесни лопати (по 8 на пласт). Изработен е от високоякостни композиционни материали с компактен механизъм за промяна стъпката и реверса. За самолетен двигател с мощност 10 000 hp (от категорията на Антей) при скорост М=0,7, (където '''М''' е [[Число на Мах]]) и при 960 tr/min, винтът постига много висок КПД=0,9. <ref>Чамурлийски, инж. Николай, Парадът на "Руслан", сп. Криле, бр.11, 1985 </ref>

Понастоящем въздушни винтове от типа на пропфан се използват в тежките транспортни самолети. Това позволява като се използва такъв вид "саблевиден" ({{lang-en|scimitar}}) въздушен винт, съвременните самолети да летят с над 700 km/h. Примери за успешното прилагане на този нов вид тяга са Антонов Ан-70 и др.

== Източници ==