2.5. Режимы работы винта

При обтекании лопасти потоком каждый элемент аналогично элементу крыла создает полную аэродинамическую силу, которую удобно разложить на составляющие – силу тяги (Р_в) и силу сопротивления вращения (Х_вр).

Сила Х_вр создает момент сопротивления вращению, на преодоление которого должен быть затрачен вращающий момент двигателя. Таким образом, сила Х_вр является «вредной» (направлена против вращения), а сила Р_в, идущая на преодоление лобового сопротивления самолета, – полезной.

Рассмотрим характерные режимы работы элемента лопасти винта (рис. 2.9).

1. Режим работы на месте. При работе на месте V = 0, Н (поступь) = 0, тяга P максимальна, угол атаки  максимален и равен углу установки лопасти . Сила тяги на элементе лопасти будет максимальной, так как угол атаки максимален.

2. Режим положительной тяги (пропеллерный). На данном режиме с увеличением поступательной скорости V (скорости полета) и относительной поступи уменьшается угол атаки элемента лопасти и сила тяги. Это основной рабочий режим элемента лопасти, при котором лопасть обтекается потоком с положительными углами атаки. Угол атаки положителен и сила тяги на элементе лопасти будет положительной.

1 2 3 4 5 6

Рис. 2.9. Режимы работы винта: 1 – режим работы на месте; 2 – режим положительной тяги; 3 – режим нулевой тяги; 4 – режим отрицательной тяги; 5 – режим авторотации; 6 – режим ветряка

3. Режим нулевой тяги. При увеличении поступательной скорости V – скорости полета – уменьшается угол атаки элемента лопасти и полная аэродинамическая сила (она разворачивается к плоскости вращения, и ее составляющая Р уменьшается, становясь равной нулю). Элемент лопасти работает с небольшим отрицательным углом атаки (–0,5...–1°).

4. Режим отрицательной тяги (режим торможения). При дальнейшем увеличении поступательной скорости V угол атаки элемента лопасти еще более уменьшается. Полная аэродинамическая сила будет направлена в сторону, обратную полету, отрицательная тяга небольшая. Угол атаки отрицателен и сила тяги на элементе лопасти будет также отрицательной.

5. Режим авторотации. При увеличении скорости полета V полная аэродинамическая сила будет направлена против полета. Сила сопротивления вращению элемента лопасти в этом случае равна нулю. Винт мощность от двигателя не потребляет и не отдает, он вращается от воздушного потока. Угол атаки отрицательный и сила тяги также отрицательная.

6. Режим ветряка. При больших значениях скорости полета V и отрицательных углах атаки создается значительная отрицательная тяга, а сила сопротивления вращению элемента лопасти оказывается направленной в сторону вращения и, действуя в этом направлении, раскручивает вал двигателя. Этот режим возможен на пикировании.

Все эти режимы винт проходит при отказе двигателя. Из пропеллерного режима винт уходит на режим ветряка и вращается в этом режиме. Поскольку на самолете DA 40NG один двигатель, и винт не флюгируется, то необходимо выдерживать наивыгоднейшую скорость планирования, при которой качество максимальное, произвести посадку на подобранную площадку или на ближайшем аэродроме.

Таким образом, при увеличении скорости полета работа винта изменяется.

При работе винта на месте, когда V = 0, угол атаки элемента лопасти равен углу установки. С увеличением поступательной скорости полета угол атаки элемента лопасти уменьшается. При постоянной скорости полета с увеличением частоты вращения угол атаки элемента лопасти винта увеличивается.

Направление результирующей скорости набегающего потока зависит от соотношения скоростей V и U, от этого зависит и угол атаки элемента лопасти винта.

Рассмотрим зависимость угла атаки элемента лопасти винта от изменения скорости полета (рис. 2.10) при постоянной частоте вращения двигателя.

Рис. 2.10. Работа винта при увеличении скорости полета

В процессе разбега и взлета самолета угол установки лопасти винта увеличивается, угол атаки лопасти уменьшается, тяга винта становится меньше.