Лопасть воздушного винта
Патент 2085442
Авторы
Классы МПК
Лопасть воздушного винта
Реферат
Использование: изобретение относится к воздушным винтам летательных аппаратов, аэросаней и прочих устройств. Сущность изобретения: лопасть воздушного винта включает переднюю и заднюю плоскости, пересекающиеся под острым углом на задней кромке, и сопрягаемые с ними поверхности спинки и передней кромки, выгнутые по радиусам r и R. Поверхность спинки выгнута по радиусу r, определяемому по формуле r = K2v2/ , который в комле пера, при минимальной скорости набегающего потока Vo, равен радиусу закругления передней кромки Ro. 2 ил.
Изобретение относится к лопастям воздушных и несущих винтов, преобразующих энергию работы двигателя в силу тяги или в подъемную силу, применяемых в летательных аппаратах, аэросанях и других устройствах и вентиляторах.
Серийно выпускаемые лопасти воздушных винтов [1] обладают тем недостатком, что профили их дужек проектируются по данным экспериментов без теоретического обоснования кривизны передней кромки и спинки в зависимости от скорости набегающего потока, и увеличения скорости при огибании спинки, а передние и задние плоскости делаются выпуклыми, а поэтому лопасть, в целом, не развивает той возможной тяги, или подъемной силы, которую она могла бы дать от затраченной энергии двигателя. Лопасть [2] принятая за прототип, образована передней, задней и лобовой плоскостями, с острыми углами передней и задней кромок, и закругленной спинкой по радиусу r, определяемого по скорости V набегающего потока, по формуле r = v2/. Недостаток конструкции прототипа и формулы в том, что не учитывается увеличение скорости потока от перепада давления между лобовой поверхностью и передней поверхностью, а поэтому у нее не может быть высокого КПД. Сущность изобретения в том, что поверхность спинки выгнута по радиусу r определяемого по формуле ri= K2iv2i/, который в комле пера, при минимальной скорости набегающего потока Vo равен радиусу закругления передней кромки Ro, центр которого располагается на расстоянии ai от дуги радиуса ri, и на расстоянии ai от продолжения задней плоскости, и на расстоянии Ci от точки пересечения дуги радиуса ri с продолжением задней плоскости, и определяется по формуле Ri= ai-0,2ai, дуга которого сопрягается кривой с дугой ri и задней плоскостью, коэффициент ki по формуле Ki 1 + 0,6565Zi, угол i= 9+6Zi, толщина профилей дужек Ci , где Zi (V3 Vi)/(V3 Vo); ri радиус закругления спинки в метрах; Ki коэффициент увеличения скорости над спинкой; Vi скорость набегающего потока в м/с; ускорение частиц воздуха, равное 109000 м/с2; Vo минимальная скорость набегающего потока; ro Ro радиусы закругления спинки и передней кромки при минимальной скорости набегающего потока; V3 скорость набегающего потока на конце пера лопасти или равная скорости звука. На фиг. 1 показана лопасть воздушного винта с наложенными сечениями дужек по радиусам Ri от центра вращения. Крутка пера лопасти условно непоказана. На фиг. 2 показан в увеличенном масштабе профиль дужки по сечению R4 с обозначениями. Лопасть воздушного винта, включающая переднюю 1 и заднюю 2 плоскости, пересекающиеся под острым углом g на задней кроме 3 и сопрягаемые с ними поверхностями спинки 4 и передней кромки 5, выгнутые по радиусам r и R. Поверхность спинки 4 выгнута по радиусу r, определяемого по формуле ri= K2iv2i/ который в комле пера, при минимальной скорости набегающего потока Vo, равен радиусу закругления передней 5 кромки Ro, центр которого располагается на расстоянии ai от дуги радиуса ri, на расстоянии ai от продолжения задней плоскости 2, и на расстоянии ci от точки пересечения дуги радиуса ri с продолжением задней 2 плоскости, и определяется по формуле Ri ai 0,2ai, дуга которого сопрягается кривой с дугой ri и задней 2 плоскостью, коэффициент Ki по формуле Ki 1 + 0,6565Zi, угол толщина профилей дужек Скорость набегающего потока Vi на дужки возрастает линейно от комля R2 к периферии, и достигает максимальной величины на конце пера. При этом на передней кромке 5 создается давление, а над плоскостью 1 и спинкой 4 разряжение. А поскольку зона повышенного давления на лобовой поверхности 5 располагается рядом с зоной разряжения 1, то поток частиц, от перепада давления, будет устремляться из зоны давления в зону разряжения с повышенной в Ki раз скоростью и, огибая спинку 4, порождает на ней, в пограничном слое, разряжение близкое к вакууму. Сила тяги определяется величиной разряжения на спинке 4 и передней стороне 1, и давлением от скоростного напора на задней 2 стороне плоскости. Преимущество изобретенной конструкции, по сравнению с известной, заключается в том, что наиболее точная форма профилей дужек, дает максимальный эффект тяги или подъемной силы. Специалисты Воронежского КБ АНТК имени А.Н. Туполева, решили по вышеизложенному сделать опытный образец и испытать в действии. Источники информации 1. Александров В.Л. Воздушные винты. Гос. изд. оборон. пром. М. 1951. 2. Патент России N 2015062, B 64 C 11/00. 1991.Формула изобретения
Лопасть воздушного винта, включающая переднюю и заднюю плоскости, пересекающиеся под острым углом на задней кромке и сопрягаемые с ними поверхности спинки и передней кромки, вытянутые по радиусам r и R, отличающаяся тем, что поверхность спинки выгнута по радиусу r, определяемому по формуле r = K2v2/, который в комле пера при минимальной скорости набегающего потока v0 равен радиусу закругления передней кромки R0, центр которого располагается на расстоянии a от дуги радиуса r и на расстоянии a от продолжения задней плоскости и на расстоянии c от точки пересечения дуги радиуса r с продолжением задней плоскости и определяется по формуле R a - 0,2a, дуга которого сопрягается кривой с дугой r и задней плоскостью, коэффициент К по формуле К 1 + 0,6565 Z, угол = 9+6Z, толщина профилей дужек где Z (v3 vi) / (v3 v0; r радиус закругления спинки, м; К коэффициент увеличения скорости над спинкой; v скорость набегающего потока, м/с; - ускорение частиц воздуха, 109000 м/с2; v0 минимальная скорость набегающего потока, м/с; r0 и R0 радиусы закругления спинки и передней кромки при минимальной скорости набегающего потока; v скорость набегающего потока на конце пера лопасти или равная скорости звука.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2