Для того, чтобы модель самолета совершала движение, к ней необходимо приложить силу, которая называется силой тяги. Сила тяги образуется при помощи воздушного винта, который, вращаясь, своими лопастями отбрасывает поток воздуха назад, т.е. в противоположную полету сторону. По 3 закону Ньютона – каждому действию соответствует равное и противоположное направленное противодействие – поток воздуха стремится оттолкнуть воздушный винт в обратную сторону – в сторону полета. Возникающая подъемная сила поднимает модель в воздух.
Основные понятия о воздушном винте
Воздушный винт – это часть простого винта. Можно это представить следующим образом, - превратим резьбу простого винта в очень высокие гребни и отрежем от указанного винта кусок; получим подобие воздушного винта.
Основные геометрические параметры воздушного винта
1. Диаметр воздушного винта D – это диаметр круга, описываемого концами воздушного винта; половина диаметра – это радиус R воздушного винта.
2. Шаг воздушного винта H – расстояние, которое проходит винт вдоль оси за один оборот, или расстояние между соседними витками винтовой линии (в однозаходном винте) и через виток – в двухзаходном. Шаг воздушного винта может быть постоянным или переменным.
Понятие геометрического шага выводится из предположения, что винт вращается в твердом теле (для упрощения вывода); в действительности же воздушный винт вращается в воздухе и путь, проходимый винтом за один оборот, будет меньше. Действительный шаг отличается от геометрического шага на величину, которая называется скольжением. Действительный шаг получил наименование поступи винта – это расстояние, которое самолет или модель самолета пролетает за один оборот воздушного винта.
Значит, поступь винта – это частное от деления скорости модели на число оборотов воздушного винта: Н = v/n.
Относительная поступь – это частное от деления поступи на диаметр винта: λ = H/D.
Воздушный винт, устанавливаемый впереди модели, называется тянущим винтом. В некоторых случаях винты устанавливают сзади крыла; такой винт называется толкающим.
3. Профиль воздушного винта – это сечение лопасти винта по его рабочей части. Передняя часть профиля называется носом, а противоположная часть – хвостовиком. Расстояние между наиболее отдаленными точками носа и хвостовика называется шириной профиля, а линия, соединяющая эти точки, называется хордой профиля. Наибольшее расстояние, перпендикулярное хорде профиля, называется толщиной профиля.
Основные аэродинамические характеристики воздушного винта
1. Угол атаки: угол расположения профиля винта к потоку воздуха - α
2. Качество профиля – отношение величины подъемной силы к лобовому сопротивлению, которое получается при обтекании профиля воздушного винта воздухом.
3. Угол установки сечения: угол расположения сечения относительно плоскости вращения воздушного винта -φ
Подбор винта для модели самолета
Перейдем теперь к подбору воздушных винтов для моделей самолетов. На рисунке приведены характеристики, которые построены на основании аэродинамических испытаний серии готовых винтов, имеющих одинаковые геометрические размеры лопастей и профилей, но отличающихся шагом.
Каждому шагу винта или углу установки лопасти в расчетном сечении на характеристике соответствует своя кривая, которая характеризует изменение коэффициента мощности в зависимости от относительной поступи. Соотношению β – коэффициента мощности и λ – относительной поступи на кривой соответствует определенный коэффициент полезного действия воздушного винта. В средней части указанной характеристики имеется оптимальная тачка, где к.п.д. наибольший для данной серии винтов.
При подборе воздушного винта необходимо стремиться к оптимальному режиму. Подбор винта заключается в следующем: по паспорту или характеристике двигателя выбирают максимальную мощность и обороты двигателя. Затем записывают относительную поступь λ и коэффициент мощности β. В связи с тем, что диаметр воздушного винта еще не найден, λ и β берут с характеристики винтов, соответствующей оптимальной точке. Теперь вычисляют диаметр воздушного винта. Может случиться, что при заданных характеристиках двигателя λ и β отличаются от λ и β, выбранных ранее. Тогда в внешней характеристики вбирают другой режим и повторяют вычисление диаметра с новыми λ и β.
Подобрав диаметр, а затем шаг, форму винта, ширину и толщину лопасти, выбирают профиль сечения лопасти. После определения геометрических параметров воздушного винта устанавливают размеры заготовок. Длина заготовки берется с припуском 3 – 4 мм.
После изготовления воздушного винта его балансируют, так как несбалансированный воздушный винт может привести к вибрации модели. Если винт поставить на линейки, то при плохой балансировке он стремится повернуться в сторону тяжелой части. Чтобы винт находился в равновесии, необходимо снять лишний материал.
Балансируют воздушные винты только статически, что вполне достаточно для уменьшения вибрации.
