Quali sono i vantaggi di più di 4 pale dell'elica?

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Ho sentito dire che le eliche con più di quattro pale non sono efficienti come 4 o meno pale a causa della spinta inferiore che può derivare da flussi di propulsione interferenti. Ma vedo l'ATR-42/72 e hanno 6 lame. Qual è il ragionamento e i vantaggi di quel layout prop?

    
posta SMS von der Tann 19.11.2015 - 01:13
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2 risposte

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Hai ragione, più lame sono un male per efficienza (seguire il link per la definizione). Idealmente, una pala dell'elica dovrebbe avere un solo . Ogni lama aggiuntiva causerà disturbi che interferiscono con il flusso sulle altre lame.

Quando aumenta la potenza del motore, la zona disco dell'elica dovrebbe crescere anche, ma la crescita è limitata esta risultante per la velocità delle punte delle pale. Una volta che la velocità del flusso diventa supersonica, la resistenza in questa sezione della lama aumenta senza un corrispondente aumento della spinta. Per evitare questo, l'opzione migliore è quella di aumentare il rapporto tra la solidità del propulsore, chiamato anche il rapporto di attività . Questo viene fatto aumentando la corda della lama o il numero di lame.

Non commettere errori, questo fa male all'efficienza. Ma se c'è abbastanza energia disponibile, aggiungere più blade è il modo migliore per trasformare la potenza del motore in spinta.

Prendi Supermarine Spitfire:

  • Il prototipo, alimentato dalle 1.030 Rolls-Royce hp PV-12 , aveva un'elica a due pale
  • Dal Mk II, un'elica tripala stato montato per accogliere Aumentando la potenza della RR Merlin (1.470 CV per la Spitfire Mk V).
  • Con il Mk IX , era necessaria un'elica quattro pale per i 1.575 CV del Merlin 61 sovralimentato.
  • Mk XII , i più potenti Rolls-Royce Griffon ha fatto un propulsore a cinque pale necessario. La potenza del motore è stata aumentata da 1.735 CV a 2.300 CV per l'ultima variante, la Mk XXIV.

Rolls-RoyceGriffon-poweredSupermarineSpitfire(foto )

Bassa velocità prop permette di aumentare il suo diametro, ma mentre la velocità di punta diminuirà di meno che la riduzione della velocità prop (dopo tutto, volo cambiamento sognerei di velocità), la spinta disponibile da questo propulsore scenderà per il quadrato della La riduzione della velocità, poiché la spinta è proporzionale alla pressione dinamica sulle pale. E ti spinge a ottenere solo dalla frazione circonferenziale della velocità locale alla lama; la velocità di volo non conta qui e non aiuta a mitigare la riduzione. Conseguenza: non puoi ingrandire l'elica e farla girare più lentamente per un dato potere.

Un esempio estremo per un'elica con un elevato rapporto di attività è la Aerosila SV-27 contro-rotante elica del D-27 propfan motore alimentare la Antonov An-70 :

SV-27elichesuAn-70(foto fonte ). Otto pale nel disco anteriore e sei nella parte posteriore, funzionanti a soli 1200 giri / min. Per ridurre gli effetti Mach, tutte le lame hanno una punta arrotondata e una corda profonda.

Questo può essere superato solo da qualcosa come un ungeared turbofan con un'elica intubata . Un turbofan, in altre parole.

    
risposta data 19.11.2015 - 08:53
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In primo luogo, dobbiamo definire cos'è l'efficienza. Nel caso dell'elica, definiamo l'efficienza come il rapporto tra la potenza di uscita (capacità dell'elica di produrre una spinta data ad una data velocità) e la potenza in ingresso (cioè la potenza dell'albero del motore).

Tutto il resto è mantenuto costante, l'efficienza dell'elica diminuisce all'aumentare del numero di pale dovuto a motivi aerodinamici (come le interferenze). Tuttavia, se la potenza del motore viene aumentata, l'elica dovrebbe essere in grado di "assorbirla"; cioè trasmette la potenza del motore al flusso d'aria che passa attraverso il disco dell'elica, aggiungendo energia e generando spinta.

Se il motore viene aumentato, ci sono diversi modi per far sì che le eliche lo assorbano, ognuna con una propria quota di problemi:

  • Aumenta l'angolo di attacco , ad es. passo della pala- L'angolo di beccheggio è solitamente impostato su un valore in cui l'efficienza aerodinamica è ottimale. La modifica potrebbe rendere il blade inefficiente.

  • Aumenta il diametro della pala Ciò causa due problemi principali. Lame più lunghe significano più velocità della punta, che aumenta la resistenza una volta raggiunte le velocità transoniche; inoltre, le lame più lunghe comportano un carrello di atterraggio più lungo per il gioco della punta o più spazio tra due eliche e / o fusoliera. Questo aumento del peso strutturale è inaccettabile in quanto porta a un circolo vizioso. Un caso estremo di questo è il F4U Corsair, che aveva un'ala del gabbiano invertita per ospitare l'enorme elica a tre pale richiesta per il motore estremamente potente.

  • Aumenta il numero di giri Il problema è ancora una volta la velocità della punta, che può aumentare la resistenza alle alte velocità.

  • Ridisegna la lama con più camber Anche in questo caso, le pale hanno solitamente la loro efficienza aerodinamica ottimale; l'aumento della curvatura può portare a pale meno efficienti.

  • Aumenta l'accordo Ciò aumenta la solidità, migliorando l'efficienza; Tuttavia, questo porta a un aumento delle interferenze tra i blade, che è di nuovo cattivo.

  • Aumenta il numero di blade Di solito è la soluzione adottata per le ragioni sopra riportate. Le lame possono diventare inefficienti, ma il sistema è in grado di produrre più spinta con impatto minimo (come la manutenzione ecc.). Come Hartzell dice ,

  

... l'efficienza non spinge l'aereo, la spinta fa

Un buon esempio dell'effetto della potenza del motore sul numero di pale dell'elica può essere visto nel caso di Lockheed Martin C130 Hercules.

Il modello iniziale, il C-130A utilizzava un'elica a tre pale per assorbire il 4050 shp dei turbopropulsori Allison T56-9.

Fonte:commons.wikimedia.org

Imodellisuccessiviutilizzavanoun'elicaaquattropalementrelapotenzadelmotorevenivaaumentataa4590shpneiturbopropulsoriAllisonT56-A-15.

Fonte:planespotters.net

IlC-130JSuperHerculesutilizzaun'elicaa6lameperassorbirei4,637shpdelturboelicaRolls-RoyceAE2100D3.

Fonte:theaviationgroup.eu

IncasiestremicomeilTu-95,leelicherotantidovevanoessereutilizzateperassorbirelapotenzadaimotori.

Fonte: airplane-pictures.net

    
risposta data 19.11.2015 - 12:18
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