Ein Radialventilator ist ein mechanisches Gerät, das mit Luft- oder Gasströmen arbeiten kann, die einen geringen Druckanstieg aufweisen. Ein rotierendes Laufrad sorgt für die Bewegung der Luftmassen. Das Wirkprinzip besteht darin, dass kinetische Energie den Druck der Strömung erhöht, was allen Luftkanälen und Klappen entgegenwirkt.

Ein Radialventilator ist wesentlich leistungsstärker als ein Axialventilator und hat gleichzeitig einen sparsamen Stromverbrauch.

Mit diesem Gerät können Sie die Richtung der Luftmasse mit einer Neigung von 90 Grad ändern. Gleichzeitig verursachen die Lüfter während des Betriebs keine großen Geräusche und aufgrund ihrer Zuverlässigkeit ist ihr Einsatzbereich recht breit gefächert.

Einige Eigenschaften

Ich möchte Sie darauf aufmerksam machen, dass das Funktionsprinzip eines Radialventilators so ausgelegt ist, dass er ein konstantes Luftvolumen und nicht eine Masse pumpt, wodurch Sie den Luftdurchsatz erfassen können. Darüber hinaus sind solche Modelle wesentlich wirtschaftlicher als ihre axialen Gegenstücke und einfacher aufgebaut.

Diagramm der Radialventilatorelemente: 1 – Nabe, 2 – Hauptscheibe, 3 – Rotorblätter, 4 – Vorderscheibe, 5 – Flügelgitter, 6 – Gehäuse, 7 – Riemenscheibe, 8 – Lager, 9 – Rahmen, 10, 11 – Flansche.

Die Automobilindustrie nutzt diese Lüfter zur Kühlung von Verbrennungsmotoren, die ihre Energie „zur Nutzung“ an ein solches Gerät übertragen. Dieses Lüftungsgerät wird auch zum Bewegen von Gasgemischen und Materialien in Lüftungsanlagen eingesetzt.

Kann als eine der Komponenten von Heiz- oder Kühlsystemen verwendet werden. Diese Technik ist auch für die Reinigung und Filterung von Industrieanlagen anwendbar.

Um das erforderliche Druck- und Durchflussniveau sicherzustellen, wird üblicherweise eine ganze Reihe von Ventilatoren eingesetzt. Zentrifugalmodelle haben natürlich eine höhere Leistung, bleiben aber gleichzeitig sparsam (nur 12 % der Stromkosten).

Das Radialventilatorgerät besteht aus einem Laufrad, das mit mehreren Schaufelreihen (Rippen) ausgestattet ist. In der Mitte befindet sich ein Schaft, der durch den gesamten Körper verläuft. Luftmassen treten von der Kante ein, an der sich die Schaufeln befinden, drehen sich dann konstruktionsbedingt um 90 Grad und beschleunigen dann dank der Zentrifugalkraft noch mehr.

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Arten von Antriebsmechanismen

Die Art des Antriebs beeinflusst maßgeblich den Betrieb des Ventilators, nämlich die Drehung der Flügel. Heute gibt es 3 davon:

1. Gerade. In diesem Fall ist das Laufrad direkt mit der Motorwelle verbunden. Die Geschwindigkeit der Messer hängt von der Drehzahl des Motors ab. Die Nachteile dieses Modells sind folgende: Wenn die Drehzahl des Motors nicht angepasst wird, läuft der Lüfter im gleichen Modus. Wenn man jedoch bedenkt, dass kalte Luft eine höhere Dichte hat, erfolgt die Klimatisierung selbst schneller.
2. Gürtel. Dieser Gerätetyp verfügt über Riemenscheiben, die sich auf der Motorwelle und dem Laufrad befinden. Das Verhältnis der Durchmesser der Riemenscheiben beider Elemente beeinflusst die Betriebsgeschwindigkeit der Messer.
3. Einstellbar. Hier erfolgt die Geschwindigkeitsanpassung durch das Vorhandensein einer hydraulischen oder magnetischen Kupplung. Seine Position liegt zwischen Motor- und Laufradwelle. Um diesen Prozess zu vereinfachen, verfügen solche Radialventilatoren über automatisierte Systeme.

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Komponenten eines Radialventilators

Schema der Laufräder von Radialventilatoren: a – Trommel, b – ringförmig, c, d – mit konischen Deckscheiben, e – einscheibenförmig, f – scheibenlos.

Wie jedes andere Gerät funktioniert auch der Ventilator nur mit den entsprechenden Designelementen ordnungsgemäß.

1. Lager. Meistens verfügt dieser Gerätetyp über ölgefüllte Rollenlager. Einige Modelle verfügen möglicherweise über ein Wasserkühlsystem, das am häufigsten beim Arbeiten mit heißen Gasen verwendet wird und eine Überhitzung der Lager verhindert.
2. Flügel und Dämpfer. Die Hauptfunktion von Dämpfern besteht darin, den Gasfluss am Einlass und Auslass zu steuern. Einige Modelle von Zentrifugalabsaugern können sie auf beiden Seiten oder nur auf einer Seite haben – Einlass oder Auslass. Die „In“-Dämpfer steuern die eintretende Gas- oder Luftmenge, während die „Out“-Dämpfer dem Luftstrom widerstehen, der das Gas steuert. Die am Einlass der Schaufeln angebrachten Dämpfer tragen zur Reduzierung des Energieverbrauchs bei.

Die Platten selbst befinden sich auf der Nabe des Zentripetallüfterrades. Es gibt drei Standardklingenanordnungen:

• die Klingen sind nach vorne gebogen;
• die Klingen sind nach hinten gebogen;
• Klingen sind gerade.

In der ersten Version haben die Klingen Klingen mit der Bewegungsrichtung des Rades. Solche Ventilatoren mögen keine festen Verunreinigungen in Lufttransportströmen. Ihr Hauptzweck ist ein hoher Durchfluss bei niedrigem Druck.

Die zweite Option ist mit gebogenen Klingen gegen die Bewegung des Rades ausgestattet. Auf diese Weise werden ein aerodynamischer Kanal und eine relativ wirtschaftliche Bauweise erreicht. Diese Methode wird verwendet, wenn mit Gaskonsistenzströmen mit geringer und mittlerer Sättigung mit harten Bestandteilen gearbeitet wird. Darüber hinaus verfügen sie über einen Schadensschutz. Es ist sehr praktisch, dass ein solcher Radialventilator über vielfältige Geschwindigkeitseinstellungen verfügt. Sie sind wesentlich effizienter als Modelle mit nach vorne gebogenen oder geraden Flügeln, wobei letztere günstiger sind.

Die dritte Option verfügt über Rotorblätter, die sich unmittelbar von der Nabe aus ausdehnen. Solche Modelle reagieren nur minimal empfindlich auf die Ablagerung fester Partikel auf den Lüfterflügeln, machen aber gleichzeitig im Betrieb viel Lärm. Sie zeichnen sich außerdem durch ein hohes Arbeitstempo, geringe Volumina und hohe Drücke aus. Wird häufig zum Absaugen, in pneumatischen Systemen zum Transport von Materialien und bei anderen ähnlichen Arbeiten verwendet.

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Arten von Radialventilatoren

Es gibt bestimmte Standards, nach denen dieses Gerät hergestellt wird. Folgende Typen sind zu unterscheiden:

1. 1. Aerodynamischer Flügel. Solche Modelle werden häufig im Dauerbetrieb eingesetzt, wo ständig hohe Temperaturen herrschen, am häufigsten handelt es sich dabei um Einspritz- und Abgassysteme. Aufgrund ihrer hohen Leistungsbewertung sind sie geräuschlos.
   2. Nach hinten gebogene Klingen. Sie sind hochwirksam. Das Design dieser Lüfter verhindert die Ansammlung von Staub und kleinen Partikeln auf den Flügeln. Es verfügt über ein recht robustes Design, das den Einsatz in Gebieten mit hoher Unterdrückung ermöglicht.
   3. Rippen in die entgegengesetzte Richtung gebogen. Ausgelegt für große Luftmassenmengen bei relativ niedrigem Druckniveau.
   4. Radiale Klingen. Ziemlich langlebig, kann hohen Druck liefern, jedoch mit durchschnittlichem Wirkungsgrad. Die Rotorführungen sind mit einer speziellen Beschichtung versehen, die sie vor Erosion schützt. Darüber hinaus haben solche Modelle recht kompakte Abmessungen.
   5. Rippen nach vorne gebogen. Konzipiert für Fälle, in denen mit großen Luftmassenmengen gearbeitet werden muss und ein hoher Druck herrscht. Diese Modelle verfügen außerdem über eine gute Erosionsbeständigkeit. Im Gegensatz zu „hinteren“ Modellen sind solche Einheiten kleiner. Dieser Laufradtyp hat den höchsten Volumenstrom.
   6. Schaufelrad. Bei diesem Gerät handelt es sich um ein offenes Rad ohne Gehäuse oder Gehäuse. Geeignet für Räume mit viel Staub, aber leider sind solche Geräte nicht besonders effizient. Geeignet für den Einsatz bei hohen Temperaturen.

Arten von Windgeneratoren

Windkraftanlagen können unterschieden werden durch:
- Anzahl der Klingen;
— Art der Klingenmaterialien;
— vertikale oder horizontale Lage der Installationsachse;
— Stufenversion der Klingen.

Windgeneratoren werden konstruktionsbedingt nach der Anzahl der Rotorblätter unterteilt: einflügelig, zweiflügelig, dreiflügelig und mehrflügelig. Das Vorhandensein einer großen Anzahl von Rotorblättern ermöglicht es ihnen, sich bei sehr wenig Wind zu drehen. Das Design der Rotorblätter kann in Starr- und Segelblätter unterteilt werden. Segelwindkraftanlagen sind günstiger als andere, erfordern jedoch häufige Reparaturen.

Eine der Arten von Windgeneratoren ist horizontal

Vertikale Windgeneratoren beginnen bei schwachem Wind zu rotieren. Sie brauchen keine Wetterfahne. Allerdings sind sie Windkraftanlagen mit horizontaler Achse leistungsmäßig unterlegen. Der Anstellwinkel der Rotorblätter von Windgeneratoren kann fest oder variabel sein. Durch die variable Blattsteigung lässt sich die Rotationsgeschwindigkeit erhöhen. Diese Windmühlen sind teurer. Die Konstruktion von Windkraftanlagen mit fester Steigung ist zuverlässig und einfach.

Vertikaler Generator

Die Wartung dieser Windmühlen ist kostengünstiger, da sie in geringer Höhe installiert sind. Sie haben außerdem weniger bewegliche Teile und sind einfacher zu reparieren und herzustellen. Diese Installationsoption ist einfach mit Ihren eigenen Händen durchzuführen.

Vertikaler Windgenerator

Mit optimalen Rotorblättern und einem einzigartigen Rotor bietet es eine hohe Effizienz und ist unabhängig von der Windrichtung. Windgeneratoren in vertikaler Bauweise sind geräuschlos. Der vertikale Windgenerator hat verschiedene Bauarten.

Orthogonale Windgeneratoren

Orthogonaler Windgenerator

Solche Windmühlen haben mehrere parallele Flügel, die im Abstand von der vertikalen Achse installiert sind. Der Betrieb orthogonaler Windmühlen wird nicht von der Windrichtung beeinflusst. Sie werden auf Bodenniveau installiert, was die Installation und den Betrieb des Geräts erleichtert.

Windgeneratoren basierend auf dem Savonius-Rotor

Die Schaufeln dieser Anlage sind spezielle Halbzylinder, die ein hohes Drehmoment erzeugen. Zu den Nachteilen dieser Windmühlen zählen ein hoher Materialverbrauch und ein geringer Wirkungsgrad. Um mit dem Savonius-Rotor ein hohes Drehmoment zu erzielen, ist zusätzlich ein Darrieus-Rotor verbaut.

Windkraftanlagen mit Daria-Rotor

Neben dem Darrieus-Rotor verfügen diese Einheiten über mehrere Blattpaare mit originellem Design zur Verbesserung der Aerodynamik. Der Vorteil dieser Anlagen liegt in der Möglichkeit der ebenerdigen Installation.

Spiralförmige Windgeneratoren.

Sie sind eine Modifikation orthogonaler Rotoren mit einer speziellen Blattkonfiguration, die eine gleichmäßige Rotation des Rotors ermöglicht. Durch die Reduzierung der Belastung der Rotorelemente erhöht sich deren Lebensdauer.

Windgeneratoren basierend auf dem Daria-Rotor

Mehrflügelige Windkraftanlagen

Mehrflügelige Windgeneratoren

Windkraftanlagen dieser Art sind eine modifizierte Version orthogonaler Rotoren. Die Rotorblätter dieser Anlagen sind in mehreren Reihen installiert. Die erste Reihe feststehender Rotorblätter leitet den Windstrom zu den Rotorblättern.

Segelwindgenerator

Der Hauptvorteil dieser Anlage ist die Möglichkeit, bei leichten Windgeschwindigkeiten von 0,5 m/s zu arbeiten. Der Segelwindgenerator kann überall und in jeder Höhe installiert werden.

Segelwindgenerator

Zu den Vorteilen gehören: niedrige Windgeschwindigkeit, schnelle Reaktion auf den Wind, leichte Konstruktion, Materialverfügbarkeit, Wartbarkeit, die Möglichkeit, eine Windmühle mit eigenen Händen zu bauen. Der Nachteil ist die Möglichkeit eines Bruchs bei starkem Wind.

Windgenerator horizontal

Windgenerator horizontal

Diese Installationen können eine unterschiedliche Anzahl von Blades haben. Für den Betrieb eines Windgenerators ist es wichtig, die richtige Windrichtung zu wählen. Die Effizienz der Installation wird durch den kleinen Anstellwinkel der Schaufeln und die Möglichkeit ihrer Einstellung erreicht. Solche Windgeneratoren haben geringe Abmessungen und Gewicht.

Sie muss auf experimentellen Ergebnissen oder fragmentarischen Informationen aus verschiedenen Quellen basieren. Betrachten wir ein wichtiges Thema, das sich beim Bau einer Windmühle stellt – das Design der Rotorblätter.

Wie funktioniert ein einfacher Windgenerator?

Es gibt zwei Arten von Windgeneratoren:

• horizontal
• Vertikale

Der Unterschied liegt in der Lage der Drehachse. Die produktivsten werden berücksichtigt, erinnert in seiner Form an ein Flugzeug mit Propeller. Der Propeller ist das Laufrad einer Windmühle, das Heck ist ein Windströmungsleitgerät, das die Achse automatisch in Richtung der Luftbewegung dreht.

Wenn der Wind auf das Laufrad einwirkt, wird ein Drehmoment erzeugt, das auf die Generatorachse übertragen wird. In seinen Wicklungen wird ein elektrischer Strom angeregt, der sich auflädt. Sie wiederum laden den Wechselrichter auf, der die Stromparameter ändert und die Verbraucher mit einer Standardspannung von 220 V 50 Hz versorgt.

Es gibt einfachere Systeme, bei denen die Verbraucher direkt vom Generator versorgt werden, ein solches System ist jedoch in keiner Weise vor Spannungsspitzen oder Stromausfällen geschützt. Die Option wird nur zur Beleuchtung oder zum Antrieb von Pumpen verwendet, die Wasser pumpen.

Welche Klingenform ist optimal?

Das Hauptelement einer horizontalen Windmühle ist das Laufrad. Es ähnelt am ehesten einem Propeller, obwohl es völlig entgegengesetzte Funktionen erfüllt. nehmen die Energie des Luftstroms auf und wandeln sie in eine Rotationsbewegung um. Der Wirkungsgrad des Laufrads und des gesamten Satzes hängt direkt von ihrer Konfiguration ab.

Horizontale Geräte verfügen über Laufräder, die mit einer großen Anzahl von Schaufeln ausgestattet sind. In der Regel sind es mehr als 3. Dabei besteht eine Abhängigkeit der Messeranzahl von der Produktivität. Tatsache ist, dass mit zunehmender Anzahl der Aufnahmeebenen die Leistung des Laufrads abnimmt und mit abnehmender Anzahl auch die Empfindlichkeit. Daher wählen sie die „goldene Mitte“ und nehmen die durchschnittliche Anzahl der Klingen.

Wichtig! Eine große Anzahl von Schaufeln erhöht die Frontlast auf das Gerät, wodurch eine Kippkraft am Mastfuß und ein starker Axialdruck auf das Laufrad entstehen, der die Generatorlager zerstört.

In der Praxis ist eine Vielzahl unterschiedlicher Geräte entstanden, die die Form eines Laufrads haben, von einfachen Kreissektoren, die leicht um die Radialachse gedreht sind, bis hin zu komplexen Varianten mit sorgfältig berechneter Aerodynamik, die unter verschiedenen Bedingungen getestet wurden. Die Testergebnisse zeigten, dass die optimale Form ein Modell in der Nähe eines Propellers ist. Eine solche Schaufel dehnt sich von der Mitte (Verkleidung) des Laufrads aus etwas aus und verjüngt sich zum Ende hin allmählich.

Der Vorteil dieses Typs ist die gleichmäßige Lastverteilung auf das Stützlager, die Rotorblattoberfläche und das gesamte Windradsystem als Ganzes. Der Windstrom wirkt auf alle Bereiche mit der gleichen Kraft, aber wenn man das Blatt zum Ende hin ausdehnt, entsteht ein ziemlich langer Hebel, der das Lager überlastet und die Blätter bricht. Daher stammt auch diese Form, die mit geringfügigen Modifikationen bei fast allen Windmühlen verwendet wird.

Ansicht auswählen

Es gibt nur wenige Optionen oder Rotorblatttypen für horizontale Windkraftanlagen. Der Grund dafür liegt im Design des Laufrads selbst – es gibt einfach keine Möglichkeit, komplexe Formen oder Konfigurationen zu erstellen. Die Entwicklung der erfolgreichsten Option ist jedoch noch nicht abgeschlossen, und heute können mehrere Typen unterschieden werden:

• Laufräder mit massiven Schaufeln

Massivblätter werden aus verschiedenen Materialien in einer bestimmten Form hergestellt, während Segelblätter ein völlig anderes Design haben. Die Basis ist ein Rahmen, auf den eine dicke Leinwand gespannt ist, so dass eine Seite nicht mit dem Rahmen verbunden ist. Das Ergebnis ist eine dreieckige Klinge, bei der eine Seite (von der Mitte bis zu einem der Scheitelpunkte) nicht mit der Basis verbunden ist.

Die Windströmung erzeugt Druck auf das Segel und gibt ihm die optimale Form zum Verlassen des Flugzeugs, wodurch das Rad zu rotieren beginnt. Diese Option hat einen Vorteil hinsichtlich der Masse und des Gewichts des Rades, erfordert jedoch eine ständige Überwachung des Zustands des Gewebes und des Laufrads als Ganzes.

Für die Eigenproduktion werden in der Regel Abfallmaterialien verwendet. Aufgrund des komplexen Profils der Rotorblätter ist die Verwendung von Blech- oder Kunststoffrohren eine gute Option.

Klingenberechnung

In der Praxis berechnen nur wenige Menschen die Klingenparameter, da hierfür spezielle Schulungen und Daten erforderlich sind. Die meisten für die Berechnungen benötigten Werte müssen zunächst ermittelt werden; einige davon werden erst nach dem Start der Windmühle bekannt sein. Darüber hinaus gibt es für die meisten Arten noch kein mathematisches Modell für die Rotation, was Berechnungen unbrauchbar macht.

Am häufigsten wird der Laufraddurchmesser entsprechend der erforderlichen Leistung gemäß der Tabelle ausgewählt:

Als eine Option, Sie können einen Online-Rechner verwenden, wodurch Sie in Sekundenschnelle ein fertiges Ergebnis erhalten, Sie müssen lediglich Ihre eigenen Daten in die Programmfenster einfügen.

Es muss berücksichtigt werden, dass Berechnungen für ein Gerät wie ein Laufrad aufgrund der großen Anzahl subtiler Effekte und unbekannter Größen keine ausreichende Genauigkeit aufweisen und daher meist auf eine experimentelle Auswahl von Form und Größe zurückgreifen.

Material für die Produktion

Bevor du anfängst Laufraderstellungsarbeiten, müssen Sie sich für das Material entscheiden. Die Auswahl erfolgt aus dem Vorhandenen oder aus Materialien, die dem Anwender vertrauter sind und für die Verarbeitung zur Verfügung stehen. Anforderungen an Material zur Herstellung von Klingen:

• Stärke
• Leicht
• einfache Verarbeitung
• die Fähigkeit, dem Werkstück die gewünschte Form zu geben, besitzt es
• Verfügbarkeit

Von allen möglichen Optionen wurden experimentell einige der erfolgreichsten identifiziert. Schauen wir sie uns genauer an.

PVC-Rohre

Verwendung von PVC-Abwasserrohren mit großem Durchmesser ermöglicht es Ihnen, schnell und kostengünstig hochwertige Klingen zu erhalten. Kunststoff ist unempfindlich gegenüber Feuchtigkeit und lässt sich leicht verarbeiten. Die wertvollste Eigenschaft ist, dass das Werkstück eine gleichmäßige Nutform hat; es bleibt nur noch das korrekte Abschneiden aller Überschüsse.

Die einfache Herstellung und die geringen Materialkosten in Kombination mit den Leistungseigenschaften von Kunststoff haben PVC-Rohre zum beliebtesten Material bei der Herstellung selbstgebauter Windmühlen gemacht. Zu den Nachteilen des Materials gehört seine Zerbrechlichkeit bei niedrigen Temperaturen.

Aluminium

Aluminiumblätter sind langlebig, stark und haben keine Angst vor äußeren Einflüssen. Gleichzeitig sind sie schwerer als solche aus Kunststoff und erfordern ein sorgfältiges Auswuchten des Rades. Darüber hinaus erfordert die Arbeit mit Metall, selbst wenn es so formbar ist wie Aluminium, Geschick und die richtigen Werkzeuge.

Auch die Form des Materials erschwert die Arbeit – am häufigsten wird Aluminiumblech verwendet, daher reicht es nicht aus, die Klingen herzustellen, sondern man muss ihnen das entsprechende Profil geben, wofür man eine spezielle Schablone anfertigen muss. Alternativ können Sie das Blech zunächst entlang des Dorns biegen und dann mit dem Markieren und Schneiden der Teile beginnen. Generell ist das Material widerstandsfähiger gegen Belastungen und hat keine Angst vor Temperatur- oder Witterungseinflüssen.

Fiberglas

Diese Wahl ist für Spezialisten. Die Arbeit mit Glasfaser ist komplex und erfordert Fähigkeiten und Kenntnisse in vielen Feinheiten. Das Verfahren zum Erstellen eines Blades umfasst mehrere Vorgänge:

• Erstellen einer Holzschablone, Bedecken der Oberfläche mit Wachs, Mastix oder einem anderen leimabweisenden Material
• Herstellung einer Hälfte der Klinge. Auf die Oberfläche der Schablone wird eine Epoxidschicht aufgetragen, auf die sofort Glasfaser gelegt wird. Dann wird erneut Epoxidharz aufgetragen (ohne auf das Trocknen der vorherigen Schicht zu warten) und erneut Glasfaser. Dadurch entsteht eine Klingenhälfte mit der erforderlichen Dicke
• Die zweite Hälfte der Klinge wird auf ähnliche Weise hergestellt
• Nach dem Aushärten des Klebers werden die Hälften mit Epoxidharz verbunden. Die Verbindungen werden geschliffen, am Ende wird eine Hülse zur Verbindung mit der Nabe eingesetzt

Die Technologie ist komplex und erfordert Zeit und die Fähigkeit, mit Materialien zu arbeiten. Darüber hinaus hat Epoxidharz die unangenehme Eigenschaft, in großen Mengen zu kochen, wodurch ständig die Gefahr besteht, dass das gesamte Werk ruiniert wird. Daher sollten sich nur erfahrene und geschulte Anwender für Glasfaser entscheiden.

Holz

Die Arbeit mit Holz ist den meisten Anwendern durchaus vertraut, die Herstellung von Klingen ist jedoch eine recht komplexe Aufgabe. Nicht nur die Form des Produkts selbst ist nicht einfach, es wird auch notwendig sein, mehrere identische Muster so zu gestalten, dass sie nicht voneinander zu unterscheiden sind.

Nicht jeder kann ein solches Problem lösen. Darüber hinaus müssen fertige Produkte ordnungsgemäß vor Feuchtigkeit geschützt, mit trocknendem Öl oder Öl imprägniert, lackiert usw. werden.

Holz hat viele negative Eigenschaften- es ist anfällig für Verformung, Rissbildung und Fäulnis. Nimmt Feuchtigkeit auf und gibt sie leicht ab, wodurch sich die Masse und das Gleichgewicht des Laufrads verändern. All diese Eigenschaften machen das Material nicht zur besten Wahl für einen Heimwerker, da niemand unnötige Komplikationen benötigt.

Schritt für Schritt Klingen erstellen

Betrachten wir die gebräuchlichste Option zur Herstellung von Klingen. Als Material wird ein PVC-Rohr mit einem Durchmesser von ca. 110-160 mm verwendet:

• Rohrstücke werden entlang der Länge der Klingen geschnitten
• Entlang des Segments wird eine Linie gezogen, von der aus 22 mm in beide Richtungen gemessen werden. Das Ergebnis sind 44 mm – die Breite einer Klinge
• Das Gleiche geschieht vom anderen Ende aus
• Die Extrempunkte auf einer Seite der Mittellinie werden durch eine gerade Linie verbunden. Auf der zweiten Seite ist eine Zeichnung der Klingenform angebracht
• Die Klinge wird ausgeschnitten, das freie Ende sorgfältig abgerundet, die Kanten mit Schleifpapier oder einer Feile bearbeitet
• Die Messer sind an der Nabe befestigt

Die Form der Klingen hat folgenden Aufbau:

• Die Endteile sind gleich breit - 44 mm
• in der Mitte beträgt die Breite der Klinge 55 mm
• Bei einem Abstand von 0,15 Längen beträgt die Breite der Klinge 88 mm

Die Erfindung bezieht sich auf die Luftfahrttechnik, nämlich auf die Konstruktion und Flugerprobung von in Flugzeugen eingebauten Propellern. Die Methode umfasst eine ungleichmäßige Anordnung von Blättern entlang der Scheibe, die paarweise unter Beibehaltung der Symmetrie relativ zu den orthogonalen Achsen des Propellers installiert werden, wobei Propellertypen mit einer geraden Anzahl von Blättern von vier oder mehr kombiniert werden und ein mathematisches Modell zur Berechnung der Harmonischen definiert wird Komponenten variabler Lastvektoren für jedes Blatt in Abhängigkeit von den Winkeln zwischen den Achsen benachbarter Blattpaare 1, Summieren der Lastvektoren von jedem Blatt auf der Propellernabe entlang der drei Achsen OY 1, OX 1, OZ 1 des rotierenden Koordinatensystems mit der Ursprung in der Mitte der Flugzeugpropellernabe, dann Projektion der resultierenden Lastvektoren auf die festen Koordinatenachsen des Flugzeugs O n X n und O n Z n, Durchführung einer harmonischen Analyse der Projektionen der Lastvektoren auf die Längsachse O n X n und transversal O n Z-Koordinatenachsen, die Abhängigkeit der Amplituden dieser harmonischen Komponenten von den Winkeln 1 konstruieren und daraus die Werte der berechneten Winkel auswählen, die dem minimalen Niveau der Harmonischen variabler Lasten entsprechen. Eine Erhöhung der Lebensdauer der Flugzeugstruktur unter den Bedingungen der Dauerfestigkeit wird durch die Reduzierung von Belastungen und Vibrationen erreicht. 1 Gehalt f-ly, 4 Abb.

Zeichnungen für RF-Patent 2385262

Die Erfindung bezieht sich auf die Luftfahrttechnik, nämlich auf die Konstruktion und Flugerprobung von Propellern, die in Luftfahrzeugen, hauptsächlich Hubschraubern, Flugzeugen und Tragschraubern, eingebaut sind, und kann zur Erhöhung der Lebensdauer der Flugzeugstruktur im Hinblick auf die Dauerfestigkeit (Tragwellen, Lenkung) eingesetzt werden , Zug- und Schubpropeller, Haupt-, Steuer- und Zwischengetriebe, Hilfsgetrieberahmen, Rümpfe, Heck- und Kielbalken).

Stand der Technik

Es ist bekannt, dass die von jedem Propellerblatt erzeugten Kräfte und Momente durch aerodynamische Belastungen und Trägheitskräfte und -momente bestimmt werden, die während seiner Vibrationen entstehen. Lasten von den Blättern werden auf die Propellernabe übertragen und nach bestimmten Regeln hinzugefügt und dann, nach anderen Regeln transformiert, auf den Rumpf übertragen (Mikheev R.A. Stärke von Hubschraubern. M.: Mashinostroenie, 1984. S. 30).

Um das Verständnis der weiteren Darstellung des Wesens der Erfindung zu erleichtern, betrachten wir zunächst den Prozess der Addition und Transformation von Harmonischen an einem klassischen Propeller, d.h. auf einem Propeller mit einer gleichmäßigen Anordnung der Blätter entlang der Scheibe (Mikheev R.A. Strength of Helicopters. M.: Mashinostroenie, 1984. S. 30). Bei der Ableitung von Summationsregeln wird üblicherweise davon ausgegangen, dass die Rotorblätter in ihren Aerodynamik-, Massen- und Steifigkeitseigenschaften identisch sind. Unter dieser Bedingung unterscheiden sich die Gesetze der Laständerungen an einzelnen Rotorblättern nur durch eine zeitliche (Phasen-)Verschiebung. Die Amplituden aller harmonischen Komponenten sind für alle Rotorblätter gleich. Um die Resultierende der auf die Nabe wirkenden Kräfte zu ermitteln, ist es sinnvoll, die Summe der gleichen Harmonischen der an jedem Blatt erzeugten Lasten zu betrachten. In diesem Fall ist es notwendig, die Wirkungsrichtung der Lasten auf verschiedene Schaufeln zu berücksichtigen. Die von jedem Blatt Nummer i ausgehende Last kann in drei Richtungen verteilt werden: in Richtung der Propellerachse – das sind die Schub- und Drehmomentvektoren, und die anderen beiden liegen in der Rotationsebene senkrecht zur Achse des Propellers horizontales Scharnier und parallel dazu (senkrecht zur Achse der Klinge). Vektoren und von verschiedenen Rotorblättern sind parallel zueinander und Vektoren und von benachbarten Rotorblättern sind relativ zueinander um einen Winkel gedreht , wobei K l die Anzahl der Propellerblätter ist.

Für Harmonische von Lasten, deren Vektoren parallel zur Drehachse des Propellers sind, wird die erste Summationsregel angewendet (Mikheev R.A. Strength of Helicopters. M.: Mashinostroenie, 1984, S. 30). Nach dieser Regel sind Harmonische mit Zahlen und Vielfachen der Anzahl der Schaufeln:

und die Amplituden der Lasten A n verschiedener Schaufelblätter addieren sich und ergeben auf der Nabe eine Resultierende mit einer Amplitude und die gleiche Frequenz. Sie werden auf den Rumpf übertragen, ohne die Amplituden und Frequenzen der harmonischen Komponenten der Kräfte zu verändern. Solche Harmonischen werden Durchgangsharmonische genannt. Harmonische mit Zahlen, die kein Vielfaches der Anzahl der Schaufeln sind, d. h. die Bedingung (1) für keine ganze Zahl m und nicht erfüllen, sind auf der Buchse gegenseitig im Gleichgewicht und werden nicht auf den Rumpf übertragen. Diese Harmonischen werden als Non-Pass-Harmonische bezeichnet.

Für harmonische Kräfte auf die Nabe, die in der Rotationsebene des Rotors liegen und relativ zueinander um einen Winkel gedreht sind, der dem Winkel zwischen den Blättern entspricht, wird die zweite Summationsregel angewendet (Mikheev R.A. Stärke von Hubschraubern. M.: Mashinostroenie, 1984. S. 37).

Gemäß dieser Regel gelten Oberwellen mit Zahlen, die sich um eins von Zahlen unterscheiden, die ein Vielfaches der Anzahl der Schaufeln sind, als Durchgangsharmonische:

und die erste Harmonische, die dem Wert m=0 entspricht. Die Amplitude dieser Belastung entspricht der harmonischen Amplitude eines Flügels multipliziert mit der halben Anzahl der Flügel. Diese Regel gilt für Propeller mit der Blattzahl K l 3.

Wenn diese Harmonischen in ein nicht rotierendes Koordinatensystem O n X n Z n übertragen werden, werden Harmonische mit den Zahlen mК l ±1 in Blattharmonische umgewandelt

Allerdings gelten diese Regeln für klassische Schrauben, also zu solchen Propellern, bei denen die Blätter gleichmäßig entlang der Scheibe verteilt sind, was es dem Konstrukteur bei der Konstruktion von Propellern nicht ermöglicht, die von den Propellern auf die Struktur übertragenen Lasten und Vibrationen zu kontrollieren.

Bekannt sind Heckrotoren vom Typ X (Scherendesign), die in den Hubschraubern AN-64A Apache (USA), Mi-28 und Mi-38 (Russland) eingebaut sind.

Die Beschreibung des Apache-Hubschraubers, zusammengestellt auf der Grundlage von Materialien aus der offenen ausländischen Presse (Kampfhubschrauber McDonnell-Douglas AN-64A „Apache“ (basierend auf Materialien aus der offenen ausländischen Presse). ONTI TsAGI, 1989. S. 23), sieht vor Informationen, dass die Verwendung einer ungleichmäßigen Anordnung zwischen den Schaufelpaaren (spitzer Winkel X = 55°) zu einer Verringerung des Pegels der vierten Harmonischen der Geräuschkomponente führte.

In der Arbeit (Rozhdestvensky M.G., Samokhin V.F. Aerodynamische und akustische Merkmale der Schraube des „Scheren“-Schaltkreises. Aerodynamik. Artikel im Proceedings of the Sixth Forum of RosVO, 2004. S. I-103 I-117) wird es gezeigt dass die Anordnung der Schraube des „Scheren“-Schaltkreises Vorteile gegenüber den Eigenschaften eines Propellers mit orthogonalen Blättern hat: Die Schubsteigerung erreicht 7 %, und die maximale Effizienzsteigerung beträgt 10 %.

Bei den Hubschraubern EC130 und EC135 von Eurocopter ist ein Heckrotor vom Fenestron-Typ mit zehn Blättern in ungleichmäßigem Abstand entlang der Scheibe verbaut (Helicopter Industry Magazine, Dezember 2007, S. 25). Nach Angaben des Unternehmens konnten bei einem Hubschrauber mit einem nach diesem Konzept gefertigten Propeller der Geräuschpegel, die erforderliche Leistung deutlich gesenkt und die aerodynamische Qualität gesteigert werden.

Es gibt ein bekanntes RF-Patent Nr. 1826421. Der umwandelbare Hauptrotor eines überwiegend kombinierten Flugzeugs enthält eine Propellernabe, vier Blätter mit symmetrischem Profil, die in einem Winkel von 90° für den Hubschrauberflug installiert sind, und für den Flugzeugmodus den Propeller Plan wird X-förmig. Im Flugzeugbetrieb werden die Konsolen mit einem kleineren Schwenkwinkel gegenüber der Anströmung eingebaut (Schwenkwinkel X = 30°), was die Tragfähigkeit des Hauptrotor-Flügel-Systems verbessert.

In diesem Patent wurden jedoch die Probleme der Reduzierung der Belastungen und Vibrationen, die auf die Struktur des kombinierten Flugzeugs einwirken, nicht berücksichtigt.

Das mit der Erfindung angestrebte technische Ergebnis besteht darin, die Lebensdauer der Flugzeugstruktur unter den Bedingungen der Dauerfestigkeit durch Reduzierung von Belastungen und Vibrationen zu erhöhen.

Um das genannte technische Ergebnis in dem vorgeschlagenen Verfahren zu erreichen, einschließlich einer ungleichmäßigen Anordnung von paarweise installierten Blättern auf einer Scheibe unter Beibehaltung der Symmetrie relativ zu den orthogonalen Achsen des Propellers, werden gemäß der Erfindung Propellertypen mit einer geraden Anzahl verwendet Klingen aus vier oder mehr werden wie folgt kombiniert:

Der 10-Blatt-Propeller besteht aus zwei X-förmigen und einem 2-Blatt-Propeller.

Es wird ein mathematisches Modell zur Berechnung der harmonischen Komponenten variabler Lastvektoren für jedes Blatt in Abhängigkeit von den Winkeln der Blattpaare 1 ermittelt. Die Lastvektoren von jedem Blatt auf der Propellernabe werden entlang der drei Achsen OY 1, OX 1, OZ 1, einem rotierenden Koordinatensystem mit dem Ursprung in der Mitte der Flugzeugpropellernabe, summiert, dann werden die resultierenden Lastvektoren auf das projiziert feste Koordinatenachsen des Flugzeugs O n X n und O n Z n. Es wird eine harmonische Analyse der Projektionen von Lastvektoren auf die Längskoordinatenachsen O n der minimale Grad an Oberschwingungen variabler Lasten wird ausgewählt.

Für einen 10-Blatt-Propeller werden die Winkelkombinationen 1, 2, bei denen die auf die Flugzeugstruktur einwirkenden Lasten und Vibrationen gleich Null sind, analytisch nach der Methode der sukzessiven Approximationen bestimmt, wobei 1 der Winkel zwischen den Achsen benachbarter Paare ist von Schaufeln und 2 ist der Winkel zwischen den Achsen benachbarter Schaufelpaare. Die gewählten Winkel werden bei der Montage der Schraube verwendet.

Die vorgeschlagene Methode wird durch die folgenden Abbildungen veranschaulicht:

Abbildung 1 zeigt ein Diagramm eines mehrflügeligen Propellers mit einer ungleichmäßigen Anordnung der Flügel entlang der Scheibe, wo

1 - rotierende Koordinatenachsen der Schraube OX 1 und OZ 1;

2 - Klingenachsen Nr. 1, 2, K l;

3 - Schraubenbuchse;

4 - Achsen O n X n und O n Z n in einem festen Koordinatensystem O n X n Z n;

5 - Winkel zwischen benachbarten Schaufeln 1;

7 - vertikale Koordinatenachse O n Y n;

8 - Azimutalposition der Achse von Blatt Nr. 1.

Abbildung 2 zeigt die Abhängigkeiten der Amplituden der Projektionen der Lasten 10 auf die festen Koordinatenachsen von den Winkeln 1 5 für die vierte und zwölfte Harmonische, wo

9 - Amplituden der Projektionen von Lastvektoren auf der vertikalen Koordinatenachse O n Y n 7;

11 - Amplituden der Projektionen von Lastvektoren auf festen Koordinatenachsen 4: longitudinal O n Z n, transversal O n Z n.

Abbildung 3 zeigt Kombinationen zwischen den Winkeln 1 und 2, entsprechend dem Nullpegel der Amplitude der vierten Harmonischen, wobei

5 - Winkel zwischen den Achsen benachbarter Schaufeln 1;

6 - Winkel zwischen den Achsen benachbarter Schaufeln 2;

12 - Punkt, der der nullten vierten Harmonischen entspricht, durch Berechnung ermittelt;

13 – Interpolationspolynom, das dem Nulllastniveau für die vierte Harmonische entspricht.

16 - Schwingungsfrequenz, Hz.

Die Methode wird wie folgt durchgeführt

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren, das eine ungleichmäßige Anordnung von Blättern entlang der Scheibe umfasst, die paarweise unter Beibehaltung der Symmetrie relativ zu den orthogonalen Achsen des Propellers installiert werden, werden Propellertypen mit einer geraden Anzahl von Blättern von vier oder mehr wie folgt kombiniert:

Ein vierblättriger (X-förmiger) Propeller besteht aus zwei Blattpaaren;

Ein 6-Blatt-Propeller besteht aus einem X-förmigen und einem Zwei-Blatt-Propeller;

8-Blatt-Propeller bestehen aus: zwei klassischen 4-Blatt-Propellern; von X-förmigen und klassischen 4-Blatt-Propellern; aus zwei X-förmigen Schrauben;

Ein 10-Blatt-Propeller ist aus zwei X-förmigen und einem 2-Blatt-Propeller zusammengesetzt.

Es wird ein mathematisches Modell zur Berechnung der harmonischen Komponenten variabler Lastvektoren für jedes Blatt in Abhängigkeit von den Winkeln der Blattpaare 1 ermittelt. Die Lastvektoren von jedem Blatt auf der Propellernabe werden entlang der drei Achsen OY 1, OX 1, OZ 1 des rotierenden Koordinatensystems mit dem Ursprung in der Mitte der Propellernabe des Flugzeugs aufsummiert, dann werden die resultierenden Lastvektoren auf die projiziert feste Koordinatenachsen des Flugzeugs O n X n und O n Z n . Es wird eine harmonische Analyse der Projektionen von Lastvektoren auf die Längskoordinatenachsen O n der minimale Grad an Oberschwingungen variabler Lasten wird ausgewählt.

Für einen 10-Blatt-Propeller werden die Winkelkombinationen 1, 2, bei denen die auf die Flugzeugstruktur einwirkenden Lasten und Vibrationen gleich Null sind, analytisch nach der Methode der sukzessiven Approximationen bestimmt, wobei 1 der Winkel zwischen den Achsen benachbarter Paare ist von Schaufeln und 2 ist der Winkel zwischen den Achsen benachbarter Schaufelpaare. Die gewählten Winkel werden bei der Montage der Schraube verwendet.

Somit ermöglichen die erhaltenen Werte der Winkel 1 und 2, die den minimalen und nullharmonischen Komponenten entsprechen, eine deutliche Reduzierung der auf die Flugzeugstruktur einwirkenden Belastungen und Vibrationen.

Das Wesen der Erfindung wird durch das in Abb. 1 dargestellte Schema eines mehrflügeligen Propellers veranschaulicht. Die Rotorblätter werden nummeriert (z. B. bei einem Hubschrauber), wenn sie über den Heckausleger fahren (negative Richtung der O n X n 4-Achse in einem festen Koordinatensystem). Bei der Auswahl rotierender Koordinatenachsen OX 1 Z 1 ist die OX 1 1-Achse entlang der Achse der Klinge Nr. 1 gerichtet. Die OZ 1 1-Achse muss senkrecht zur OX 1-Achse stehen und diese anführen.

In einem festen Koordinatensystem ist die Längsachse O n X n 4 nach vorne gerichtet, und die Querachse O n Z n 4 ist beim Hauptrotor nach rechts und beim Heckrotor nach oben gerichtet.

Die Koordinatenachsen im rotierenden OY 1- und nicht rotierenden O N Y N 7-Koordinatensystem sind entlang der Drehachse in Richtung des Propellerschubs gerichtet (diese Achsen fallen zusammen).

Betrachten wir die Änderung der n-Harmonischen variabler Lasten für jedes Blatt i in Abhängigkeit von der azimutalen Position 8 der Achse von Blatt Nr. 1 und den Winkeln zwischen den Blättern 1 5 und 2 6 (wir bezeichnen die letzten beiden Winkel als j). :

Ermitteln der Resultierenden der Schraubenkräfte , von jedem Blatt zur Propellernabe kommend, ist für jede der Harmonischen n die Anzahl der Blätter K l willkürlich und gerade:

Durch die Hinzufügung gleichnamiger Harmonischer erhält man die Abhängigkeiten der resultierenden Belastungen von der Rotationsperiode des Propellers bei unterschiedlichen Winkeln zwischen den Blattpaaren 1 5 und 2 6.

Durch analytische Berechnungen und numerische Berechnungen kann gezeigt werden, dass die durchlaufenden Harmonischen von Lasten, deren Vektoren parallel zur Drehachse des Propellers verlaufen, eine Reihe von Harmonischen mit geraden Nummern sind, d. h. n=2, 4, 6, ... N. Die Autoren der Erfindung nannten diese Regel „die dritte Regel zur Summierung von Harmonischen“. Die maximale Anzahl gerader Harmonischer N wird aus Flugtesterfahrungen ermittelt. Auf die gleiche Weise kann nachgewiesen werden, dass alle ungeraden Harmonischen der betrachteten Lasten nicht durchgängig sind.

Bestimmen wir die Werte der Winkel j, bei denen die Amplituden der Harmonischen minimal sind. Um das Problem der Belastungsminimierung zu lösen, empfiehlt es sich anzunehmen, dass die Propellerblätter in ihren Aerodynamik-, Massen- und Steifigkeitseigenschaften identisch sind und die Amplituden unterschiedlicher Harmonischer an allen Blättern gleich einer Einheitslast sind, d.h. .

In Analogie zu (1) schreiben wir Ausdrücke für Harmonische in der OX 1 Z 1-Ebene jedes Blattes i während der Rotorrotationsperiode in Abhängigkeit von der azimutalen Position der Achse des Blattes Nr. 1 unter Berücksichtigung der Winkel zwischen den auf Achsen der Messerpaare j 5 und 6:

Die Projektionen der Lastvektoren auf die rotierenden Koordinatenachsen sind gleich Und .

Der Ursprung der Koordinaten O (zum Beispiel für einen Hubschrauber) liegt in der Mitte der Propellernabe. Azimut der rotierenden Achse OX 1, d.h. 8, wir zählen von der negativen Richtung der O n X n 4-Achse aus. Dann sind die Projektionen der Harmonischen der Lasten auf den festen Koordinatenachsen gleich:

Betrachten wir vier Optionen für kombinierte Propeller: 4-Blatt, 6-Blatt, 8-Blatt (drei Optionen) und 10-Blatt. Die Winkel zwischen den Blättern der ersten drei Propeller können durch einen Winkel 1 5 und bei einem 10-Blatt-Propeller durch zwei Winkel ausgedrückt werden: zwischen benachbarten Blättern 1 5 und benachbarten 2 6, d. h. nacheinander benachbarte Blattpaare in Rotation und gegen die Rotation des Propellers, was in Abb. 1 deutlich dargestellt ist.

Wenn wir die Summe der harmonischen Komponenten (2) und (3) für jede der Harmonischen mit Null gleichsetzen, finden wir die Winkel j, die den Amplitudenwerten von Null entsprechen:

;

;

.

Lassen Sie uns eine harmonische Analyse von Funktionen durchführen Und in verschiedenen Winkeln j.

Die Autoren der vorliegenden Erfindung berechneten die Abhängigkeiten der Amplituden von Lastprojektionen auf den drei oben genannten Koordinatenachsen vom Winkel 1 für 4-, 6- und 8-Blatt-Propeller. In diesem Fall werden alle geraden Harmonischen im Bereich n=2 32 berücksichtigt. Für einen 10-Blatt-Propeller werden Kombinationen von benachbarten 1 und benachbarten 2 Winkeln berechnet, bei denen gerade Harmonische im gleichen Zahlenbereich n=2 32 liegen gleich Null.

Die Berechnungsergebnisse werden durch Diagramme in den Abbildungen 2 und 3 veranschaulicht, die Folgendes zeigen:

Abb.2 – Abhängigkeiten der Amplituden der Lastprojektionen 10 von den vertikalen AprY n 9-, Längs-AprX n 10- und Quer-AprZ n 10-Koordinatenachsen, 4-Blatt-Propeller, Harmonische vier und zwölf.

Aus den in Abbildung 2 dargestellten Daten folgt, dass die Maximalwerte der Amplituden der Lastprojektionen gleich sind: auf der vertikalen Achse – der Summe der Kräfte der einzelnen Blätter (in unserem Fall – der Anzahl der Propellerblätter). ) und die Amplituden der Vorsprünge auf der Längs- und Querachse sind gleich der halben Anzahl der Schaufeln. Die Diagramme in Abb. 2 zeigen, dass große Bereiche von Winkeln 1 eingenommen werden, bei denen die Lastamplituden geringer sind als bei klassischen Schrauben.

Winkelkombinationen zwischen benachbarten 1 5 und benachbarten 2 6 Blättern eines 10-Blatt-Propellers sind in Abb. 3 dargestellt (vierte Harmonische). Man erkennt, dass die Abhängigkeiten zwischen den Winkeln 1 und 2 elliptischer Natur sind. Die Punkte 12 in den Diagrammen wurden durch Berechnung ermittelt. Bei der Analyse der Berechnungsergebnisse ist zu berücksichtigen, dass es sich bei den angegebenen Abhängigkeiten um durch Punkte gezogene Kurven 13 handelt. Die Anzahl der Kombinationen der Winkel 1 und 2 ist unendlich groß und nimmt mit zunehmender harmonischer Zahl n zu. Daher gibt es bei der Konstruktion eines 10-Blatt-Propellers große Möglichkeiten, eine Reihe harmonischer Komponenten variabler Lasten zu reduzieren oder aufzuheben.

Abbildung 4 zeigt das Amplitudenspektrum der Vibrationen 14 am Rahmen Nr. 2 des Kielbalkens des Hubschraubers Mi-38 OP-1, wo

15 - Amplituden von Vibrationsüberlastungen (in Einheiten von g) am Kielbalken (KB), Rahmen 2 (shp 2);

16 - Schwingungsfrequenz, Hz.

Der Hubschrauber Mi-38 ist mit einem vierblättrigen X-förmigen Heckrotor mit einem Winkel zwischen den Blattachsen von 1 = 38° ausgestattet.

Aus der obigen Abhängigkeit ergibt sich eine Bestätigung der wesentlichen Bestimmungen der vorgeschlagenen Erfindung. So ist im Amplitudenspektrum der Schwingungsüberlastungen, die durch die Belastungen des X-förmigen Heckrotors bestimmt werden, eine zweite Harmonische zu erkennen, die bei einem klassischen 4-Blatt-Propeller fehlt. Die vierte Harmonische des Amplitudenspektrums (Abb. 4), die bei einem klassischen Propeller ein Durchgangsblatt darstellt, ist in diesem Fall von großer Bedeutung. Mit der von den Autoren vorgeschlagenen Methode konnte er auf nahezu Null reduziert werden. Dazu ist es notwendig, dass die Winkel zwischen den Achsen der Schaufeln gleich sind

Die praktische Bedeutung der vorgeschlagenen Methode besteht darin, dass damit Propeller geschaffen werden können, bei denen jede Harmonische oder mehrere Harmonische der vom Propeller auf die Flugzeugstruktur übertragenen Lasten und Vibrationen auf Null oder auf ein Minimum reduziert werden können. Insbesondere in der Hubschrauberindustrie ist das Problem der Sicherstellung der Dauerfestigkeit von Haupt- und Heckrotorwellen, Haupt-, Heck- und Zwischengetrieben, Untergetrieben, Mittel- und Heckteilen des Rumpfes sowie Kiel-(End-)Trägern relevant.

Durch den Einsatz der Erfindung wird das Belastungs- und Vibrationsniveau dieser Strukturteile reduziert und deren Lebensdauer im Hinblick auf die Ermüdungsfestigkeit deutlich erhöht.

Es ist bekannt (siehe Bogdanov Yu.S. et al. Helicopter Design. M.: Mashinostroenie, 1990. S. 70), dass selbst eine kleine Änderung der Amplitude variabler Lasten (Spannungen 1, in denen die Amplituden der Lasten liegen). viel geringer als bei klassischen Rotoren. Daher ist es wichtig, die Oberwellen nicht nur auf Null zu setzen, sondern sie im Vergleich zu den Belastungen bei klassischen Schrauben auch zu reduzieren.

Bei Flugtests der Hubschrauber Mi-28 und Mi-38, die über X-förmige Heckrotoren verfügen, wurde festgestellt, dass in den an den hinteren Rumpf übertragenen Vibrationsaufzeichnungen gleichmäßige Harmonische ab der Sekunde festgestellt wurden. Die vorgeschlagene Methode erklärt das Auftreten solcher „ungewöhnlichen“ Harmonischen für Fachleute leicht. Daher kann die vorgeschlagene Erfindung auch bei der Analyse der Ergebnisse von Flugfestigkeitstests von Hubschraubern, Flugzeugen und Tragschraubern mit Propellern verwendet werden, die nach dem vorgeschlagenen Konzept hergestellt wurden.

BEANSPRUCHEN

Ein Verfahren zur Reduzierung von Belastungen und Vibrationen an Flugzeugen mit mehrflügeligen Propellern mit einer geraden Anzahl von Blättern, einschließlich einer ungleichmäßigen Anordnung von Blättern auf der Scheibe, die paarweise installiert sind und dabei die Symmetrie relativ zu den orthogonalen Achsen des Propellers beibehalten, dadurch gekennzeichnet, dass sie Kombinieren Sie Propellertypen mit einer geraden Anzahl von Blättern aus vier oder mehr, bestimmen Sie ein mathematisches Modell zur Berechnung der harmonischen Komponenten variabler Lastvektoren für jedes Blatt in Abhängigkeit von den Winkeln zwischen den Achsen benachbarter Blattpaare 1, summieren Sie die Lastvektoren von jedem Blatt auf der Propellernabe entlang drei Achsen OY 1, OX 1, OZ 1 des rotierenden Koordinatensystems mit dem Ursprung in der Mitte der Flugzeugpropellernabe und projizieren Sie dann die resultierenden Lastvektoren auf die festen Koordinatenachsen des Flugzeugs O n X n und O n Z n, führen Sie eine harmonische Analyse der Projektionen von Lastvektoren auf den Längs- und Querkoordinatenachsen O n Es werden Werte der berechneten Winkel ausgewählt, die dem Mindestniveau der Harmonischen variabler Lasten entsprechen, und für einen 10-Blatt-Propeller wird die Winkelkombination 2 analytisch nach der Methode der sukzessiven Approximationen bestimmt - der Winkel zwischen den Achsen von Bei benachbarten Blattpaaren werden die Propeller entsprechend den gewählten berechneten Winkeln zwischen den Achsen der Blattpaare am Flugzeuggerät angeordnet.

2. Verfahren zur Reduzierung von Belastungen und Vibrationen an einem Flugzeug mit Mehrblattpropellern mit gerader Blattzahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie Propellertypen mit gerader Blattzahl aus vier oder mehr wie folgt kombinieren: 4 -Blatt (X-förmig) Der Propeller besteht aus zwei Blattpaaren; Ein 6-Blatt-Propeller besteht aus einem X-förmigen und einem Zwei-Blatt-Propeller; 8-Blatt-Propeller bestehen aus zwei klassischen 4-Blatt-Propellern in X-Form und 4-Blatt-Klassiker-Propellern oder aus zwei X-förmigen Propellern; Ein 10-Blatt-Propeller ist aus zwei X-förmigen und einem 2-Blatt-Propeller zusammengesetzt.

In der Welt der Hubschraubertechnologie ereigneten sich in letzter Zeit mehrere bedeutende Ereignisse. Das amerikanische Unternehmen Kaman Aerospace kündigte seine Absicht an, die Produktion von Synchroptern wieder aufzunehmen, Airbus Helicopters versprach die Entwicklung des ersten zivilen Fly-by-Wire-Hubschraubers und das deutsche Unternehmen e-volo versprach, einen zweisitzigen Multikopter mit 18 Rotoren zu testen. Um bei all dieser Vielfalt nicht verwirrt zu werden, haben wir uns entschlossen, ein kurzes Bildungsprogramm zu den Grunddiagrammen der Hubschraubertechnik zusammenzustellen.

Die Idee eines Flugzeugs mit Hauptrotor tauchte erstmals um 400 n. Chr. in China auf, ging aber nicht über die Schaffung eines Kinderspielzeugs hinaus. Ende des 19. Jahrhunderts begannen Ingenieure ernsthaft mit der Entwicklung eines Hubschraubers, und der erste Vertikalflug eines neuen Flugzeugtyps fand 1907 statt, nur vier Jahre nach dem Erstflug der Gebrüder Wright. Im Jahr 1922 testete der Flugzeugkonstrukteur Georgy Botezat einen für die US-Armee entwickelten Quadrocopter-Hubschrauber. Dies war der erste konsequent kontrollierte Flug dieser Art von Ausrüstung in der Geschichte. Botezats Quadrocopter schaffte es, eine Höhe von fünf Metern zu erreichen und verbrachte mehrere Minuten im Flug.

Seitdem hat die Hubschraubertechnologie viele Veränderungen erfahren. Es hat sich eine Klasse von Drehflügelflugzeugen herausgebildet, die heute in fünf Typen unterteilt wird: Tragschrauber, Hubschrauber, Drehflügler, Tiltrotor und X-Wing. Sie unterscheiden sich alle in Design, Start- und Flugmethode sowie Rotorsteuerung. In diesem Material haben wir uns entschieden, speziell über Hubschrauber und ihre Haupttypen zu sprechen. Dabei wurde die Einteilung nach Anordnung und Lage der Rotoren zugrunde gelegt und nicht die herkömmliche – nach der Art der Kompensation des Blindmoments des Rotors.

Ein Hubschrauber ist ein Drehflügler, bei dem die Auftriebs- und Antriebskräfte durch einen oder mehrere Rotoren erzeugt werden. Solche Propeller sind parallel zum Boden angeordnet und ihre Blätter sind in einem bestimmten Winkel zur Rotationsebene installiert, und der Installationswinkel kann in einem ziemlich weiten Bereich variieren – von null bis 30 Grad. Das Einstellen der Blätter auf Null Grad wird als Leerlauf oder Auslaufen des Propellers bezeichnet. In diesem Fall erzeugt der Hauptrotor keinen Auftrieb.

Wenn sich die Blätter drehen, fangen sie Luft ein und werfen sie in die entgegengesetzte Richtung zur Bewegung des Propellers. Dadurch entsteht vor der Schnecke eine Zone mit niedrigem Druck und dahinter ein Bereich mit hohem Druck. Bei einem Hubschrauber entsteht dadurch ein Auftrieb, der dem Auftrieb eines Starrflügels eines Flugzeugs sehr ähnlich ist. Je größer der Einbauwinkel der Rotorblätter ist, desto größer ist die vom Rotor erzeugte Auftriebskraft.

Die Eigenschaften des Hauptrotors werden durch zwei Hauptparameter bestimmt – Durchmesser und Steigung. Der Durchmesser des Propellers bestimmt die Start- und Landefähigkeit des Hubschraubers und teilweise auch den Auftrieb. Die Propellersteigung ist die imaginäre Distanz, die ein Propeller in einem inkompressiblen Medium bei einem bestimmten Blattwinkel bei einer Umdrehung zurücklegt. Der letzte Parameter beeinflusst den Auftrieb und die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors, die die Piloten versuchen, während des größten Teils des Fluges unverändert zu lassen und nur den Winkel der Blätter zu ändern.

Wenn ein Hubschrauber vorwärts fliegt und sich der Hauptrotor im Uhrzeigersinn dreht, wirkt sich der einströmende Luftstrom stärker auf die Rotorblätter auf der linken Seite aus, weshalb deren Effizienz steigt. Dadurch erzeugt die linke Hälfte des Rotationskreises des Propellers mehr Auftrieb als die rechte, und es entsteht ein Krängungsmoment. Um dies zu kompensieren, haben die Konstrukteure ein spezielles System entwickelt, das den Winkel der Blätter auf der linken Seite verringert und auf der rechten Seite vergrößert und so den Auftrieb auf beiden Seiten des Propellers ausgleicht.

Im Allgemeinen hat ein Hubschrauber gegenüber einem Flugzeug mehrere Vorteile und einige Nachteile. Zu den Vorteilen gehört die Möglichkeit des vertikalen Starts und der Landung an Standorten, deren Durchmesser eineinhalb Mal größer ist als der Durchmesser des Hauptrotors. Gleichzeitig kann der Helikopter auf einer Außenschlinge große Ladung transportieren. Hubschrauber zeichnen sich außerdem durch eine bessere Manövrierfähigkeit aus, da sie senkrecht hängen, seitwärts oder rückwärts fliegen und auf der Stelle drehen können.

Zu den Nachteilen gehören ein höherer Treibstoffverbrauch als bei Flugzeugen, eine bessere Infrarotsichtbarkeit aufgrund der heißen Abgase des Motors oder der Motoren und ein erhöhter Lärm. Darüber hinaus ist ein Helikopter aufgrund einer Reihe von Merkmalen generell schwieriger zu steuern. Hubschrauberpiloten sind beispielsweise mit den Phänomenen Bodenresonanz, Flattern, Wirbelring und Rotorblockiereffekt vertraut. Diese Faktoren können dazu führen, dass die Maschine kaputt geht oder herunterfällt.

Hubschrauberausrüstung jeglicher Art verfügt über einen Autorotationsmodus. Es bezieht sich auf Notfallmodi. Das heißt, wenn beispielsweise der Motor ausfällt, werden der Hauptrotor oder die Propeller über eine Überholkupplung vom Getriebe getrennt und beginnen sich mit dem einströmenden Luftstrom frei zu drehen, wodurch der Fall der Maschine aus der Höhe verlangsamt wird. Im Autorotationsmodus ist eine kontrollierte Notlandung eines Hubschraubers möglich, wobei der rotierende Hauptrotor über das Getriebe den Heckrotor und den Generator weiterdreht.

Klassisches Schema

Von allen Arten von Hubschrauberdesigns ist heute das klassische Modell das gebräuchlichste. Bei dieser Bauweise verfügt die Maschine nur über einen Hauptrotor, der von einem, zwei oder sogar drei Motoren angetrieben werden kann. Zu diesem Typ gehören beispielsweise die Angriffsflugzeuge AH-64E Guardian, AH-1Z Viper, Mi-28N, Transportkampfflugzeuge Mi-24 und Mi-35, Transportflugzeuge Mi-26, Mehrzweck-UH-60L Black Hawk und Mi- 17, leichte Bell 407 und Robinson R22.

Wenn sich der Hauptrotor bei klassischen Hubschraubern dreht, entsteht ein Reaktionsdrehmoment, wodurch sich der Maschinenkörper entgegen der Rotordrehung zu drehen beginnt. Um das Moment auszugleichen, wird am Heckausleger eine Lenkvorrichtung eingesetzt. In der Regel handelt es sich um einen Heckrotor, es kann sich aber auch um ein Fenestron (ein Propeller in einer Ringverkleidung) oder mehrere Luftdüsen am Heckausleger handeln.

Ein Merkmal des klassischen Schemas sind Querverbindungen in den Steuerkanälen, die auf die Tatsache zurückzuführen sind, dass der Heckrotor und der Hauptrotor von demselben Motor angetrieben werden, sowie auf das Vorhandensein einer Taumelscheibe und vieler anderer Subsysteme, die für die Steuerung verantwortlich sind Kraftwerk und Rotoren. Kreuzkopplung bedeutet, dass sich alle anderen Parameter auch ändern, wenn sich ein Parameter des Propellerbetriebs ändert. Wenn beispielsweise die Drehzahl des Hauptrotors zunimmt, erhöht sich auch die Lenkgeschwindigkeit.

Die Flugsteuerung erfolgt durch Kippen der Rotordrehachse: vorwärts – die Maschine fliegt vorwärts, rückwärts – rückwärts, seitwärts – seitwärts. Beim Kippen der Drehachse entsteht eine Antriebskraft und die Hubkraft nimmt ab. Aus diesem Grund muss der Pilot zur Aufrechterhaltung der Flughöhe auch den Winkel der Rotorblätter ändern. Die Flugrichtung wird durch Veränderung der Steigung des Heckrotors eingestellt: Je kleiner diese ist, desto geringer wird das Reaktionsmoment kompensiert und der Hubschrauber dreht sich in die entgegengesetzte Richtung zur Drehung des Hauptrotors. Umgekehrt.

Bei modernen Hubschraubern erfolgt die horizontale Flugsteuerung in den meisten Fällen über eine Taumelscheibe. Um sich beispielsweise vorwärts zu bewegen, verringert der Pilot mithilfe einer automatischen Maschine den Winkel der Blätter für die vordere Hälfte der Flügelrotationsebene und vergrößert ihn für die hintere. Dadurch nimmt die Auftriebskraft hinten zu und vorne ab, wodurch sich die Neigung des Propellers ändert und eine Antriebskraft entsteht. Dieses Flugsteuerungsschema wird bei allen Hubschraubern fast aller Typen verwendet, sofern diese über eine Taumelscheibe verfügen.

Koaxiales Schema

Das zweithäufigste Hubschrauberdesign ist der Koaxialhubschrauber. Es hat keinen Heckrotor, aber zwei Hauptrotoren – einen oberen und einen unteren. Sie liegen auf derselben Achse und drehen sich synchron in entgegengesetzte Richtungen. Dank dieser Lösung kompensieren die Schrauben das Reaktionsmoment und die Maschine selbst erweist sich im Vergleich zur klassischen Bauweise als etwas stabiler. Darüber hinaus gibt es bei Koaxialhubschraubern praktisch keine Querverbindungen in den Steuerkanälen.

Der bekannteste Hersteller von Koaxialhubschraubern ist das russische Unternehmen Kamov. Es produziert schiffsgestützte Mehrzweckhubschrauber Ka-27, Angriffshubschrauber Ka-52 und Transporthubschrauber Ka-226. Sie alle haben zwei Schrauben, die auf derselben Achse untereinander liegen. Maschinen in koaxialer Bauweise sind im Gegensatz zu Hubschraubern klassischer Bauart beispielsweise in der Lage, einen Trichter zu bilden, also ein Ziel im Kreis zu umfliegen und dabei den gleichen Abstand zu diesem einzuhalten. In diesem Fall bleibt der Bogen immer auf das Ziel gerichtet. Die Giersteuerung erfolgt durch Bremsen eines der Hauptrotoren.

Generell sind Koaxialhubschrauber etwas einfacher zu steuern als herkömmliche, insbesondere im Schwebemodus. Es gibt aber auch einige Besonderheiten. Wenn Sie beispielsweise einen Looping im Flug durchführen, können sich die Blätter des unteren und oberen Rotors überlappen. Darüber hinaus ist die koaxiale Bauweise in Design und Produktion aufwändiger und teurer als die klassische Bauweise. Insbesondere aufgrund des Getriebes, das die Drehung der Motorwelle auf die Propeller überträgt, sowie der Taumelscheibe, die synchron den Winkel der Blätter an den Propellern einstellt.

Längs- und Querdiagramme

Am drittbeliebtesten ist die Längsanordnung von Hubschrauberrotoren. In diesem Fall sind die Propeller auf verschiedenen Achsen parallel zum Boden und voneinander beabstandet angeordnet – einer befindet sich über dem Bug des Hubschraubers, der andere über dem Heck. Ein typischer Vertreter von Maschinen dieses Typs ist der amerikanische Schwertransporthubschrauber CH-47G Chinook und seine Modifikationen. Befinden sich die Propeller an den Flügelspitzen des Hubschraubers, spricht man von einer Queranordnung.

Es gibt heute keine Serienvertreter von Querhubschraubern. In den 1960er und 1970er Jahren entwickelte das Mil-Konstruktionsbüro den Schwerlasthubschrauber V-12 (auch bekannt als Mi-12, obwohl dieser Index falsch ist) mit Querkonstruktion. Im August 1969 stellte der B-12-Prototyp einen Rekord für die Tragfähigkeit von Hubschraubern auf, indem er eine Fracht mit einem Gewicht von 44,2 Tonnen auf eine Höhe von 2,2 Tausend Metern hob. Zum Vergleich: Der schwerste Hubschrauber der Welt, der Mi-26 (klassische Bauart), kann Lasten mit einem Gewicht von bis zu 20 Tonnen heben, und der amerikanische CH-47F (Längsbauweise) kann Lasten mit einem Gewicht von bis zu 12,7 Tonnen heben.

Bei Hubschraubern in Längsbauweise drehen sich die Hauptrotoren gegenläufig, was die Reaktionsmomente jedoch nur teilweise kompensiert, weshalb Piloten im Flug mit der resultierenden Querkraft rechnen müssen, die die Maschine vom Kurs abbringt. Die seitliche Bewegung wird nicht nur durch die Neigung der Rotordrehachse, sondern auch durch unterschiedliche Einbauwinkel der Rotorblätter eingestellt und die Giersteuerung erfolgt durch Änderung der Rotorgeschwindigkeit. Bei Längshubschraubern liegt der Heckrotor immer etwas höher als der Frontrotor. Dies geschieht, um eine gegenseitige Beeinflussung ihrer Luftströme zu verhindern.

Darüber hinaus kann es bei bestimmten Fluggeschwindigkeiten von Längshubschraubern teilweise zu erheblichen Vibrationen kommen. Schließlich sind Längshubschrauber mit einem komplexen Getriebe ausgestattet. Aus diesem Grund ist diese Schraubenanordnung nicht sehr verbreitet. Allerdings sind Hubschrauber mit Längsbauweise weniger anfällig für das Auftreten eines Wirbelrings als andere Maschinen. Dabei werden beim Sinkflug die vom Propeller erzeugten Luftströme vom Boden nach oben reflektiert, vom Propeller angesaugt und wieder nach unten geleitet. In diesem Fall wird die Auftriebskraft des Hauptrotors stark reduziert und eine Änderung der Rotordrehzahl oder eine Vergrößerung des Rotorblattwinkels hat praktisch keine Auswirkung.

Synchroptera

Heutzutage können Hubschrauber, die nach dem Synchropter-Design gebaut wurden, aus gestalterischer Sicht als die seltensten und interessantesten Maschinen eingestuft werden. Bis 2003 war an ihrer Produktion ausschließlich das amerikanische Unternehmen Kaman Aerospace beteiligt. Im Jahr 2017 plant das Unternehmen, die Produktion solcher Autos unter der Bezeichnung K-Max wieder aufzunehmen. Synchropter könnten als Querhubschrauber klassifiziert werden, da sich die Wellen ihrer beiden Rotoren seitlich am Rumpf befinden. Allerdings stehen die Drehachsen dieser Schrauben in einem Winkel zueinander und die Drehebenen schneiden sich.

Synchropter haben wie Hubschrauber mit Koaxial-, Längs- und Querkonfiguration keinen Heckrotor. Die Rotoren drehen sich synchron gegenläufig und ihre Wellen sind durch ein starres mechanisches System miteinander verbunden. Dadurch werden Blattkollisionen bei unterschiedlichen Flugmodi und Geschwindigkeiten garantiert verhindert. Synchropter wurden erstmals im Zweiten Weltkrieg von den Deutschen erfunden, die Massenproduktion erfolgte jedoch seit 1945 in den USA durch die Firma Kaman.

Die Flugrichtung des Synchropters wird ausschließlich durch die Änderung des Winkels der Propellerblätter gesteuert. In diesem Fall kommt es aufgrund der Kreuzung der Rotationsebenen der Propeller und damit der Hinzufügung von Auftriebskräften an den Kreuzungspunkten zu einem Moment des Aufstellens, also des Anhebens des Bugs. Dieser Moment wird von der Steuerung ausgeglichen. Generell geht man davon aus, dass der Synchrotor im Schwebemodus und bei Geschwindigkeiten über 60 Kilometer pro Stunde leichter zu steuern ist.

Zu den Vorteilen solcher Hubschrauber zählen Kraftstoffeinsparungen durch den Wegfall des Heckrotors und die Möglichkeit einer kompakteren Anordnung der Einheiten. Darüber hinaus zeichnen sich Synchropter durch die meisten positiven Eigenschaften von Koaxialhubschraubern aus. Zu den Nachteilen gehört die außerordentliche Komplexität der mechanisch starren Verbindung der Schraubenwellen und der Taumelscheibensteuerung. Insgesamt wird der Helikopter dadurch im Vergleich zur klassischen Bauart teurer.

Multikopter

Die Entwicklung von Multikoptern begann fast zeitgleich mit der Arbeit am Hubschrauber. Aus diesem Grund war der Botezata-Quadrocopter im Jahr 1922 der erste Hubschrauber, der einen kontrollierten Start und eine kontrollierte Landung durchführte. Zu den Multikoptern zählen Maschinen, die in der Regel über eine gerade Anzahl an Rotoren verfügen, wobei es auch mehr als zwei sein sollten. In Serienhubschraubern wird das Multikopter-Design heute nicht mehr verwendet, erfreut sich jedoch bei Herstellern kleiner unbemannter Fahrzeuge großer Beliebtheit.

Tatsache ist, dass Multikopter Propeller mit konstanter Steigung verwenden und jeder von ihnen von einem eigenen Motor angetrieben wird. Das Reaktionsmoment wird durch Drehen der Schrauben in verschiedene Richtungen kompensiert – die Hälfte dreht sich im Uhrzeigersinn und die andere Hälfte, diagonal angeordnet, in die entgegengesetzte Richtung. Dadurch können Sie auf die Taumelscheibe verzichten und insgesamt die Steuerung des Gerätes deutlich vereinfachen.

Beim Abheben eines Multikopters erhöht sich die Rotationsgeschwindigkeit aller Propeller gleichermaßen; beim seitlichen Fliegen beschleunigt sich die Rotation der Propeller auf der einen und auf der anderen Hälfte. Die Drehung des Multikopters erfolgt durch Verlangsamung der Drehung, beispielsweise von Schrauben, die sich im Uhrzeigersinn drehen, oder umgekehrt. Diese Einfachheit des Designs und der Steuerung war der Hauptimpuls für die Entwicklung des Botezata-Quadrocopters, doch die spätere Erfindung des Heckrotors und der Taumelscheibe verlangsamte die Arbeit an Multicoptern praktisch.

Der Grund dafür, dass es heute keine Multikopter mehr für den Personentransport gibt, liegt in der Flugsicherheit. Tatsache ist, dass Maschinen mit mehreren Rotoren im Gegensatz zu allen anderen Hubschraubern im Autorotationsmodus keine Notlandung durchführen können. Wenn alle Motoren ausfallen, wird der Multikopter unkontrollierbar. Die Wahrscheinlichkeit eines solchen Ereignisses ist zwar gering, das Fehlen eines Autorotationsmodus ist jedoch das Haupthindernis für das Bestehen der Flugsicherheitszertifizierung.

Allerdings entwickelt das deutsche Unternehmen e-volo derzeit einen Multikopter mit 18 Rotoren. Dieser Hubschrauber ist für die Beförderung von zwei Passagieren ausgelegt. Der Erstflug wird voraussichtlich in den nächsten Monaten stattfinden. Den Berechnungen der Konstrukteure zufolge wird das Prototypfahrzeug höchstens eine halbe Stunde in der Luft bleiben können, diese Zahl soll jedoch auf mindestens 60 Minuten erhöht werden.

Zu beachten ist auch, dass es neben Hubschraubern mit gerader Propelleranzahl auch Multicopter-Ausführungen mit drei und fünf Propellern gibt. Einer der Motoren befindet sich auf einer seitlich kippbaren Plattform. Dadurch wird die Flugrichtung gesteuert. Allerdings wird es bei einem solchen Schema schwieriger, das Reaktionsmoment zu unterdrücken, da sich zwei von drei oder drei von fünf Schrauben immer in die gleiche Richtung drehen. Um das Reaktionsmoment auszugleichen, drehen sich einige Propeller schneller, wodurch unnötige Seitenkräfte entstehen.

Geschwindigkeitsschema

Heutzutage ist das Hochgeschwindigkeitssystem das vielversprechendste in der Hubschraubertechnologie, das es Hubschraubern ermöglicht, mit deutlich höheren Geschwindigkeiten zu fliegen, als dies mit modernen Maschinen möglich ist. Am häufigsten wird dieses Schema als kombinierter Hubschrauber bezeichnet. Maschinen dieser Art werden in Koaxialbauweise oder mit Einzelpropeller gebaut, verfügen jedoch über einen kleinen Flügel, der zusätzlichen Auftrieb erzeugt. Darüber hinaus können Hubschrauber mit einem Schubrotor im Heck oder zwei Pullern an den Flügelspitzen ausgestattet werden.

Kampfhubschrauber im klassischen AH-64E-Design erreichen Geschwindigkeiten von bis zu 293 Kilometern pro Stunde, koaxiale Ka-52-Hubschrauber bis zu 315 Kilometer pro Stunde. Zum Vergleich: Der kombinierte Technologiedemonstrator Airbus Helicopters Der vielversprechende Hochgeschwindigkeitsaufklärungshubschrauber S-97 Raider wird Geschwindigkeiten von bis zu 440 Kilometern pro Stunde erreichen können.

Streng genommen handelt es sich bei kombinierten Hubschraubern nicht um Hubschrauber, sondern um eine andere Art von Drehflügelflugzeugen – Drehflügler. Tatsache ist, dass die Antriebskraft solcher Maschinen nicht nur und nicht so sehr durch Rotoren erzeugt wird, sondern durch Drücken oder Ziehen. Darüber hinaus sind sowohl die Rotoren als auch der Flügel für die Auftriebserzeugung verantwortlich. Und bei hohen Fluggeschwindigkeiten trennt eine kontrollierte Überholkupplung die Rotoren vom Getriebe und der weitere Flug erfolgt im Autorotationsmodus, bei dem die Rotoren tatsächlich wie ein Flugzeugflügel funktionieren.

Derzeit entwickeln mehrere Länder weltweit Hochgeschwindigkeitshubschrauber, die in Zukunft Geschwindigkeiten von über 600 Kilometern pro Stunde erreichen können. Neben Sikorsky und Airbus Helicopters werden solche Arbeiten von den russischen Konstruktionsbüros Kamov und Mil (Ka-90/92 bzw. Mi-X1) sowie der amerikanischen Piacesky Aircraft durchgeführt. Die neuen Hybridhubschrauber werden in der Lage sein, die Fluggeschwindigkeit von Turboprop-Flugzeugen mit den vertikalen Start- und Landefähigkeiten herkömmlicher Hubschrauber zu kombinieren.

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