Baling-baling pesawat: nama, klasifikasi, dan karakteristik

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Dasar pergerakan udara pada prinsip-prinsip aerodinamika adalah adanya gaya yang melawan hambatan udara dalam penerbangan dan gravitasi. Semua pesawat modern, kecuali glider, memiliki mesin yang tenaganya diubah menjadi gaya ini. Mekanisme yang mengubah putaran poros pembangkit listrik menjadi gaya dorong adalah baling-baling pesawat.

Deskripsi baling-baling

Propeler pesawat adalah perangkat mekanis dengan bilah yang diputar oleh poros mesin dan menciptakan daya dorong untuk pergerakan pesawat di udara. Dengan memiringkan baling-baling, baling-baling membuang udara kembali, menciptakan area bertekanan rendah di depannya dan bertekanan tinggi di belakangnya. Hampir semua orang di bumi setidaknya sekali dalam hidup mereka memiliki kesempatan untuk melihat perangkat ini, sehingga banyak definisi ilmiah tidak diperlukan. Baling-baling terdiri dari bilah, hub yang terhubung ke mesin melalui flensa khusus, bobot penyeimbang yang ditempatkan pada hub, mekanisme untuk mengubah pitch baling-baling dan fairing yang menutupi hub.

Nama lain

Apa nama lain dari baling-baling pesawat? Secara historis, ada dua nama utama: baling-baling yang sebenarnya dan baling-baling. Namun, kemudian muncul nama lain, yang menekankan fitur desain atau fungsi tambahan yang ditetapkan untuk unit ini. Khususnya:

• Fenestron. Sekrup dimasukkan ke saluran khusus di bagian ekor helikopter.
• Impeller. Sekrup tertutup dalam cincin khusus.
• Profan. Ini adalah sekrup berbentuk panah, atau berbentuk pedang dalam dua baris dengan diameter yang diperkecil.
• Kipas Angin. Sistem catu daya cadangan darurat dari aliran udara yang datang.
• Rotor. Ini kadang-kadang disebut rotor utama helikopter dan beberapa lainnya.

Teori baling-baling

Pada intinya, setiap baling-baling pesawat adalah sejenis sayap yang dapat digerakkan dalam bentuk mini, hidup menurut hukum aerodinamika yang sama dengan sayap. Artinya, bergerak di lingkungan atmosfer, bilah, karena profil dan kemiringannya, menciptakan aliran udara, yang merupakan kekuatan pendorong pesawat. Kekuatan aliran ini, selain profil spesifik, tergantung pada diameter dan kecepatan baling-baling. Pada saat yang sama, ketergantungan gaya dorong pada putaran adalah kuadratik, dan pada diameter - bahkan hingga derajat ke-4. Rumus umum gaya dorong adalah sebagai berikut: P=n²D^4dimana:

• α – koefisien dorong baling-baling (tergantung pada desain dan profil bilah);
• ρ - kerapatan udara;
• n - jumlah putaransekrup;
• D adalah diameter sekrup.

Sangat menarik untuk membandingkan dengan rumus di atas, yang lain berasal dari teori sekrup yang sama. Ini adalah daya yang diperlukan untuk memastikan rotasi: T=n³D^{5, di mana adalah faktor daya yang dihitung dari baling-baling.}

Membandingkan kedua rumus ini, dapat dilihat bahwa dengan meningkatkan kecepatan baling-baling pesawat dan memperbesar diameter baling-baling, tenaga mesin yang dibutuhkan akan bertambah secara eksponensial. Jika tingkat dorong sebanding dengan kuadrat putaran dan kekuatan ke-4 dari diameter, maka tenaga mesin yang dibutuhkan meningkat secara proporsional dengan pangkat tiga putaran dan kekuatan ke-5 dari diameter baling-baling. Saat tenaga mesin meningkat, bobotnya juga meningkat, yang membutuhkan lebih banyak daya dorong. Lingkaran setan lainnya di industri pesawat terbang.

Spesifikasi baling-baling

Setiap baling-baling yang dipasang di pesawat memiliki karakteristik sebagai berikut:

• Diameter sekrup.
• Geometris bergerak (langkah). Istilah ini mengacu pada jarak yang akan ditempuh sekrup, menabrak permukaan padat teoretis dalam satu putaran.
• Tapak - jarak sebenarnya yang ditempuh oleh baling-baling dalam satu putaran. Jelas, nilai ini tergantung pada kecepatan dan frekuensi rotasi.
• Sudut bilah - sudut antara bidang dan tinggi sebenarnya dari baling-baling.
• Blade Shape – Kebanyakan bilah modern berbentuk pedang, melengkung.
• Profil bilah - penampang setiap bilah biasanya memiliki bentuk sayap.
• Akord bilah rata-rata –jarak geometris antara leading edge dan trailing edge.

Pada saat yang sama, karakteristik utama dari baling-baling pesawat adalah daya dorongnya, yaitu apa yang dibutuhkannya.

martabat

Pesawat yang menggunakan baling-baling sebagai baling-baling jauh lebih ekonomis daripada pesawat turbojet. Efisiensi mencapai 86%, yang merupakan nilai yang tidak dapat dicapai untuk pesawat jet. Ini adalah keunggulan utama mereka, yang sebenarnya membuat mereka kembali beroperasi selama krisis minyak tahun 70-an abad terakhir. Pada jarak pendek, kecepatan tidak terlalu penting dibandingkan dengan ekonomi, sehingga sebagian besar pesawat penerbangan regional digerakkan oleh baling-baling.

Kekurangan

Pesawat baling-baling juga memiliki kekurangan. Pertama-tama, ini murni kontra "kinetik". Selama rotasi, baling-baling pesawat, yang memiliki massa sendiri, memiliki efek pada badan pesawat. Jika bilah, misalnya, berputar searah jarum jam, maka rumahan cenderung berputar, masing-masing, berlawanan arah jarum jam. Turbulensi yang diciptakan oleh baling-baling secara aktif berinteraksi dengan sayap dan empennage pesawat, menciptakan aliran yang berbeda ke kanan dan kiri, sehingga mengganggu kestabilan jalur penerbangan.

Akhirnya, baling-baling yang berputar adalah sejenis giroskop, yaitu cenderung mempertahankan posisinya, yang membuatnya sulit untuk mengubah jalur penerbangan ke udarapengadilan. Kekurangan baling-baling pesawat ini telah diketahui sejak lama, dan para perancang telah belajar untuk mengatasinya dengan memperkenalkan asimetri tertentu dalam desain kapal itu sendiri atau permukaan kontrolnya (rudder, spoiler, dll.). Sejujurnya, perlu dicatat bahwa mesin jet juga memiliki kekurangan "kinetik" yang serupa, tetapi pada tingkat yang lebih rendah.

Efek penguncian yang disebut juga dapat dikaitkan dengan minus, ketika peningkatan diameter dan kecepatan rotasi baling-baling pesawat ke batas tertentu berhenti menghasilkan efek dalam bentuk peningkatan daya dorong. Efek ini dikaitkan dengan penampilan di bagian-bagian tertentu dari bilah aliran udara dengan kecepatan mendekati atau supersonik, yang menciptakan krisis gelombang, yaitu pembentukan guncangan udara. Bahkan, mereka mengatasi batas suara. Dalam hal ini, kecepatan maksimum pesawat dengan baling-baling tidak melebihi 650-700 km/jam.

Mungkin satu-satunya pengecualian adalah pembom Tu-95, yang mencapai kecepatan hingga 950 km/jam, yaitu kecepatan hampir sonik. Masing-masing mesinnya dilengkapi dengan dua baling-baling koaksial yang berputar berlawanan arah. Nah, masalah terakhir dari pesawat yang digerakkan baling-baling adalah kebisingannya, persyaratan yang terus diperketat oleh otoritas penerbangan.

Klasifikasi

Ada banyak cara untuk mengklasifikasikan baling-baling pesawat. Mereka dibagi menjadi beberapa kelompok tergantung pada bahan dari mana mereka dibuat, pada bentuk bilah, diameternya, kuantitasnya, serta sejumlah lainnya.karakteristik. Namun, yang paling penting adalah klasifikasi mereka menurut dua kriteria:

• Pertama - ada baling-baling dengan pitch variabel dan pitch tetap.
• Kedua - ada sekrup yang menarik dan mendorong.

Yang pertama dipasang di depan pesawat, dan yang kedua, masing-masing, di belakang. Sebuah pesawat dengan baling-baling pendorong muncul lebih awal, tetapi kemudian dilupakan untuk beberapa waktu dan baru-baru ini muncul kembali di langit. Sekarang tata letak ini banyak digunakan pada pesawat kecil. Bahkan ada opsi yang cukup eksotis, dilengkapi dengan bilah penarik dan pendorong pada saat yang bersamaan. Sebuah pesawat dengan baling-baling belakang memiliki sejumlah keunggulan, yang utama di antaranya adalah rasio lift-to-drag yang lebih tinggi. Namun, karena kurangnya aliran udara tambahan dari baling-baling, sayap memiliki karakteristik lepas landas dan mendarat yang paling buruk.

Sekrup Pitch Variabel

Variable pitch propellers dipasang di hampir semua pesawat modern berukuran sedang dan besar. Dengan pitch blade yang besar, banyak daya dorong yang dicapai, tetapi jika putaran mesin cukup rendah, akselerasinya akan sangat lambat. Ini sangat mirip dengan situasi dengan mobil ketika di gigi yang lebih tinggi mencoba untuk memulai.

Kecepatan tinggi dan jarak baling-baling yang kecil menciptakan bahaya terhenti dan jatuhnya daya dorong ke nol. Oleh karena itu, selama penerbangan, nada terus berubah. Sekarang ini dilakukan dengan otomatisasi, tetapi sebelumnya pilot sendiri harus terus-menerus memantau ini secara manual.menyesuaikan sudut. Mekanisme untuk mengubah pitch baling-baling adalah busing khusus dengan mekanisme penggerak yang memutar baling-baling relatif terhadap sumbu rotasi dengan derajat yang diperlukan.

Pembangunan modern di Rusia

Bekerja untuk meningkatkan perangkat tidak pernah berhenti. Saat ini, pengujian baling-baling baru pesawat AB-112 sedang dilakukan. Ini akan digunakan pada pesawat angkut militer ringan Il-112V. Ini adalah baling-baling 6 bilah dengan efisiensi 87%, diameter 3,9 meter dan kecepatan putaran 1200 rpm dan baling-baling pitch variabel. Profil blade baru telah dikembangkan dan desainnya telah diringankan.