Пропелер для максимальної сили тяги. Класифікація повітряних гвинтів

Г. В. Махоткін

Проектування повітряного гвинта

Повітряний гвинтзавоював репутацію незамінного рушія для швидкохідних плавзасобів, що експлуатуються на мілководних та зарослих акваторіях, а також для аеросанів-амфібій, яким доводиться працювати на снігу, на льоду та на воді. І в нас і за кордоном нагромаджено вже чималий досвід застосування повітряних гвинтів на швидкісних малих суднах та амфібіях. Так, з 1964 р. в нашій країні серійно випускаються та експлуатуються аеросані-амфібії (рис. 1) КБ ім. А. Н. Туполєва. У США кілька десятків тисяч аероладок, як їх називають американці, експлуатуються у Флориді.

Проблема створення швидкохідного моторного човна з повітряним гвинтом продовжує цікавити і наших суднобудівників-аматорів. Найбільш доступна їм потужність 20-30 л. с. Тому розглянемо основні питання проектування повітряного рушія з розрахунком саме таку потужність.

Ретельне визначення геометричних розмірів повітряного гвинта дозволить повністю використовувати потужність двигуна і отримати тягу, близьку до максимальної потужності, що є. При цьому особливу важливість матиме правильний вибір діаметра гвинта, від якого залежить не тільки ККД рушія, а й рівень шуму, прямо обумовлений величиною окружних швидкостей.

Дослідженнями залежності тяги від швидкості ходу встановлено, що для можливостей повітряного гвинта при потужності 25 л. с. необхідно мати його діаметр - близько 2 м. Щоб забезпечити найменші енергетичні витрати, повітря має відкидатися назад струменем із більшою площею перерізу; у нашому конкретному випадку площа, омітається гвинтом, складе близько 3 м ². Зменшення діаметра гвинта до 1 м для зниження рівня шуму зменшить площу, що омітається гвинтом, в 4 рази, а це, незважаючи на збільшення швидкості струменя, викличе падіння тяги на швартовах на 37%. На жаль, компенсувати це зниження тяги не вдається ні кроком, ні числом лопатей, ні шириною.

Зі збільшенням швидкості руху програш у тязі від зменшення діаметра знижується; таким чином, збільшення швидкостей дозволяє застосовувати гвинти меншого діаметра. Для гвинтів діаметром 1 і 2 м, що забезпечують максимальну тягу на швартовах, швидкості 90 км/год величини тяги стають рівними. Збільшення діаметра до 2,5 м, збільшуючи тягу на швартовах, дає лише незначний приріст тяги на швидкостях понад 50 км/год. У випадку кожному діапазону експлуатаційних швидкостей (при певної потужності двигуна) відповідає свій оптимальний діаметр гвинта. Зі збільшенням потужності при незмінній швидкості оптимальний ККД діаметр збільшується.

Як випливає з наведеного на рис. 2 графіка, тяга повітряного гвинта діаметром 1 м більша за тягу водяного гребного гвинта (штатного) підвісного мотора «Нептун-23» або «Привіт-22» при швидкостях понад 55 км/год, а повітряного гвинта діаметром 2 м - вже при швидкостях понад 30 -35 км/год. Розрахунки показують, що на швидкості 50 км/год кілометрова витрата палива двигуна з повітряним гвинтом діаметром 2 м буде на 20-25% меншою, ніж найбільш економічного підвісного мотора «Привіт-22».

Послідовність вибору елементів повітряного гвинта за графіками така. Діаметр гвинта визначається залежно від необхідної тяги на швартовах за заданої потужності на валу гвинта. Якщо експлуатація мотолодки передбачається у населених районах чи районах, де існують обмеження шуму, прийнятний (на сьогодні) рівень шумів буде відповідати окружній швидкості - 160-180 м/с. Визначивши, виходячи з цієї умовної норми та діаметра гвинта, максимальна кількість його оборотів, встановимо передатне відношення від валу двигуна до валу гвинта.

Для діаметра 2 м допустиме за рівнем шуму кількість обертів буде близько 1500 об/хв (для діаметра 1 м - близько 3000 об/хв); таким чином, передатне відношення при числі обертів двигуна 4500 об/хв складе близько 3 (для діаметра 1 м - близько 1,5).

За допомогою графіка на рис. 3 ви зможете визначити величину тяги повітряного гвинта, якщо вже вибрано діаметр гвинта та потужність двигуна. Для нашого прикладу обраний двигун найдоступнішої потужності – 25 л. с., а діаметр гвинта - 2 м. Для цього конкретного випадку величина тяги дорівнює 110 кг.

Відсутність надійних редукторів є, мабуть, найсерйознішою перешкодою, яку доведеться подолати. Як правило, ланцюгові та ремінні передачі, виготовлені любителями в кустарних умовах, виявляються ненадійними та мають низький ККД. Вимушена установка прямо на вал двигуна призводить до необхідності зменшення діаметра і, отже, зниження ефективності рушія.

Для визначення ширини лопаті і кроку слід скористатися номограмою рис. 4. На горизонтальній правій шкалі з точки, що відповідає потужності на валу гвинта, проводимо вертикаль до перетину з кривою, що відповідає раніше знайденому діаметру гвинта. Від точки перетину проводимо горизонтальну пряму до перетину з вертикаллю, проведеної з точки, що лежить на лівій шкалі числа обертів. Отримане значення визначає величину покриття гвинта (покриттям авіабудівники називають відношення суми ширин лопатей до діаметру).

Для дволопатевих гвинтів покриття дорівнює відношенню ширини лопаті до радіуса гвинта R. Над значеннями покриттів вказано значення оптимальних кроків гвинта. Для прикладу отримані: покриття σ=0,165 і відносний крок (відношення кроку до діаметру) h=0,52. Для гвинта діаметром 1 м = 0,50 м і h = 0,65. Гвинт діаметром 2 м повинен бути 2-лопатевим з шириною лопаті, що становить 16,5% R, так як величина покриття невелика; гвинт діаметром 1 м може бути 6-лопатевим із шириною лопаті 50:3=16,6% R або 4-лопатевим із шириною лопатей 50:2 = 25% R. Збільшення числа лопатей дасть додаткове зменшення рівня шуму.

З достатнім ступенем точності вважатимуться, що крок гвинта залежить від кількості лопатей. Наводимо геометричні розміри дерев'яної лопаті шириною 16,5% R. Усі розміри на кресленні рис. 5 дані у відсотках радіусу. Наприклад, переріз D становить 16,4% R, розташований на 60% R. Хорд перетину розбивається на 10 рівних частин, тобто по 1,64% R; шкарпетка розбивається через 0,82% R. Ординати профілю в міліметрах визначаються множенням радіусу на відповідне кожній ординаті значення у відсотках, тобто на 1,278; 1,690; 2,046...0,548.

Основою пересування повітрям на принципах аеродинаміки є наявність сили, що протидіє опору повітря в польоті та силі тяжіння. На всіх сучасних літальних апаратах, за винятком планерів, є двигун, потужність якого перетворюється на цю силу. Механізмом, що перетворює обертання валу силової установки в тягу, є повітряний гвинт літака.

Опис повітряного гвинта

Повітряний гвинт літака є механічним пристроєм з лопатями, що обертається валом двигуна і створює тягу для руху літального апарату в повітрі. За рахунок нахилу лопатей гвинт відкидає повітря назад, створюючи область зниженого тиску перед собою та підвищеного тиску позаду себе. Практично всі люди землі хоча б раз у житті мали змогу побачити цей пристрій, тому численні наукоподібні визначення не потрібні. Гвинт складається з лопат, втулки, з'єднаної з двигуном через спеціальний фланець, балансувальних вантажів, що розміщуються на втулці, механізму зміни кроку гвинта і обтічника, що закриває втулку.

Інші назви

Як ще називається гвинт літака? Історично склалися дві основні назви: власне повітряний гвинт та пропелер. Однак надалі з'явилися інші назви, що підкреслюють особливості конструкції, або додаткові функції, що покладаються на цей агрегат. Зокрема:

Фенестрон. Гвинт, що вставляється у спеціальний канал у хвіст вертольота.
Імпеллер. Гвинт, укладений у спеціальне кільце.
Гвинтовентилятор. Це стрілоподібні, або шаблеподібні гвинти у два ряди із зменшеним діаметром.
Вітровентилятор. Аварійна система резервного забезпечення електроенергією від повітряного потоку, що набігає.
Ротор. Так іноді називають гвинт вертольота і деякі інші.

Теорія гвинта

За своєю суттю будь-який гвинт літака є якісь рухливі крила в мініатюрі, що живуть за тими ж законами аеродинаміці, що і крило. Тобто, пересуваючись в атмосферному середовищі лопаті, завдяки своєму профілю та нахилу створюють потік повітря, який є рушійною силою літального апарату. Сила цього потоку, крім конкретного профілю, залежить від діаметра та частоти обертів гвинта. При цьому залежність тяги від оборотів – квадратична, а від діаметра – навіть у 4-му ступені. Загальна формула тяги виглядає наступним чином: P = α * ρ * n 2 * D 4 де:

α - коефіцієнт тяги гвинта (залежить від конструкції та профілю лопатей);
ρ – щільність повітря;
n – число оборотів гвинта;
D – діаметр гвинта.

Цікаво порівняти з наведеною формулою ще одну, виведену з тієї ж теорії гвинта. Це потрібна потужність для забезпечення обертання: T = Β * ρ * n 3 * D 5 де Β - розрахунковий коефіцієнт потужності гвинта.

Зі зіставлення цих двох формул видно, що, посилюючи обороти гвинта літака і збільшуючи діаметр пропелера, потрібна потужність двигуна зростає експоненційно. Якщо рівень тяги пропорційний квадрату оборотів та 4-го ступеня діаметра, то потрібна потужність двигуна зростає вже пропорційно кубу оборотів та 5-го ступеня діаметра гвинта. Зі зростанням потужності двигуна зростає і його вага, що потребує ще більшої тяги. Чергове зачароване коло в авіабудуванні.

Характеристики повітряних гвинтів

Будь-який гвинт, встановлений літаком, має набір характеристик, наведених нижче:

Діаметр гвинта.
Геометричний хід (крок). Під цим терміном мається на увазі відстань, яка пройшла б гвинт, врізаючись у теоретичну тверду поверхню за один оборот.
Вступ - фактична відстань, що проходить гвинтом за один оборот. Очевидно, що ця величина залежить від швидкості та від частоти обертання.
Кут установки лопат - кут між площиною і фактичним нахилом гвинта.
Форма лопат - більшість сучасних лопат має шаблеподібну, вигнуту форму.
Профіль лопатей - переріз кожної лопаті має, зазвичай, крилову форму.
Середня хорда лопаті - геометрична відстань між передньою та задньою кромками.

При цьому головною характеристикою повітряного гвинта літака залишається його потяг, тобто те, заради чого він взагалі потрібний.

Переваги

Літальні апарати, що використовують як рушій повітряний гвинт, набагато економічніші за своїх турбореактивних «побратимів». Коефіцієнт корисної дії досягає 86%, що є недосяжною для реактивної авіації. Це їхня головна перевага, яка фактично знову ввела їх до ладу під час нафтової кризи 70-х років минулого століття. На невеликих дистанціях польоту швидкість не має вирішального значення в порівнянні з економічністю, тому більшість літаків регіональної авіації - гвинтові.

Недоліки

Недоліки літака з повітряним гвинтом теж є. Насамперед, це мінуси чисто «кінетичні». Під час обертання гвинт літака, володіючи власною масою, впливає на корпус літака. Якщо лопаті, наприклад, обертаються за годинниковою стрілкою, корпус прагне обертатися, відповідно, проти годинникової стрілки. Завихрення, що створюються пропелером, активно взаємодіють з крилами і оперенням літального апарату, створюючи різні потоки праворуч і зліва, тим самим дестабілізуючи траєкторію польоту.

І нарешті, обертовий пропелер є своєрідним гіроскопом, тобто він прагне зберегти своє положення, що ускладнює процес зміни траєкторії польоту для повітряного судна. Ці недоліки гвинта літака були відомі давно, і конструктори навчилися з ними боротися шляхом внесення певної асиметричності конструкції самих кораблів або їх керуючих поверхонь (кермів напрямку, спойлерів і т. д.). Заради справедливості треба відзначити, що подібні «кінетичні» недоліки мають і реактивні двигуни, але в дещо меншій мірі.

До мінусів можна віднести і так званий ефект замикання, коли збільшення діаметра і частоти обертання гвинта літака до певних меж перестають давати ефект у вигляді збільшення тяги. Цей ефект пов'язаний з появою на окремих ділянках лопатей потоків повітря навколо або надзвукової швидкості, що створює хвильову кризу, тобто утворення стрибків ущільнення повітряного середовища. По суті вони долають звуковий рубіж. У зв'язку з цим максимальна швидкість літаків із повітряним гвинтом не перевищує 650-700 км/год.

Мабуть, єдиним винятком став бомбардувальник Ту-95, який розвиває швидкість до 950 км/год, тобто майже звукову швидкість. Кожен його двигун оснащений двома співвісними гвинтами, що обертаються у протилежних напрямках. Ну і останньою проблемою гвинтових літаків є їхня шумність, вимоги до якої з боку авіаційної влади постійно посилюються.

Класифікація

Існує багато варіантів класифікації повітряних гвинтів літака. Вони поділяються на групи залежно від матеріалу, з якого вони виготовлені, від форми лопатей, їх діаметра, кількості, а також інших характеристик. Однак найбільш важливою є їхня класифікація за двома ознаками:

Перший — гвинти бувають із змінним кроком та фіксованим кроком.
Другий - гвинти бувають тягнуть і штовхають.

Перший встановлюється в передній, а другий, відповідно, в задній його частині. Літак з штовхаючим гвинтом виник раніше, проте потім був на деякий час забутий і лише відносно недавно знову з'явився в небі. Зараз це компонування широко застосовується на невеликих літальних апаратах. Є навіть зовсім екзотичні варіанти, оснащені і лопатями, що тягнуть і штовхають одночасно. Літак з гвинтом ззаду має ряд переваг, головною з яких є його вища аеродинамічна якість. Однак через відсутність додаткового обдування крила потоком повітря від пропелера у нього найгірші злітно-посадкові характеристики.

Гвинти зі змінним кроком

Практично на всіх сучасних середніх і великих літаках встановлюються гвинти зі змінним кроком. При великому кроці лопат досягається велика тяга, але якщо обороти двигуна досить низькі, набір швидкості буде проводитися вкрай повільно. Це дуже схоже на ситуацію з автомобілем, коли на вищих передачах намагатись рушити з місця.

Висока швидкість і маленький крок гвинта створюють небезпеку зриву потоку та падіння тяги до нуля. Тому в процесі польоту крок змінюється. Наразі це робить автоматика, а раніше пілот сам повинен був постійно стежити за цим та вручну коригувати кут нахилу. Механізм зміни кроку гвинта є спеціальні втулки з приводним механізмом, що повертають лопаті щодо осі обертання на необхідний градус.

Сучасна технологія в Росії

Роботи над удосконаленням пристроїв ніколи не припинялися. Наразі проводяться випробування нового повітряного гвинта літака АВ-112. Він застосовуватиметься на легкому військово-транспортному літаку Іл-112В. Це 6-лопатевий пропелер, з коефіцієнтом корисної дії 87%, діаметром 3,9 метра і частотою обертання 1200 оборотів за хвилину і кроком гвинта, що змінюється. Розроблено новий профіль лопатей та полегшено його конструкцію.

Перетворюючий потужність (крутний момент) двигуна в тягу, необхідну для поступального руху літальних апаратів, аеросаней, глісерів, суден на повітряній подушці. Повітряні гвинти бувають тягнуть - встановлюються на літаку та ін попереду двигуна (у напрямку руху) і штовхають - поміщаються позаду двигуна. Гвинти можуть бути одиночними та здвоєними співвісними, коли два гвинти розташовані один над іншим, вал верхнього гвинта проходить через порожній вал нижнього гвинта і обертаються вони в протилежні сторони. За способом кріплення лопатей до втулки розрізняють гвинти: незмінного кроку, лопаті яких виконані разом з втулкою; змінюваного кроку – найпоширеніший тип, лопаті якого у польоті можна повертати у втулці навколо осі деякий кут, званий кроком гвинта; реверсивні, у яких у польоті лопаті можуть бути встановлені під негативним кутом для створення тяги, спрямованої в протилежну від руху сторону (такий лопат використовується, напр., для ефективного гальмування та зменшення довжини пробігу літака при посадці). Особливість флюгерного повітряного гвинта – можливість в польоті встановлювати лопаті повітряним потоком, щоб при зупинці двигуна в польоті не збільшувати лобового опору літака від гвинта. Число лопатей повітряних гвинтів від 2 до 6 у одиночних і до 12 - у співвісних.

Різновидами повітряних гвинтів є несучий гвинті кермовий гвинт, що застосовуються на гелікоптерах, гвинтокрилах, автожирах.

Енциклопедія "Техніка". - М: Росмен. 2006 .

Лопатевий рушій для перетворення крутного моменту двигуна в тягу гвинта. Встановлюється на літаках, гвинтокрилах, аеросанях, апаратах на повітряній подушці, екранопланах і т.д.
Ст ст. поділяються; за способом встановлення лопатей - на гвинти незмінного, фіксованого та змінного кроку (можуть бути флюгерними або флюгерно-реверсивними); за механізмом зміни кроку - з механічним, електричним чи гідравлічним приводом; за схемою роботи – прямою або зворотною схемою; по конструкції - на одиночні, співвісні, дворядні, Ст ст. у кільці.
Ст ст. складається з лопатей ( див.Лопать гвинта), втулки та може також включати зміни кроку гвинта. Ст ст. розрізняються діаметром D (0,5-6,2 м) та числом лопатей k (2-12). Втулка служить для кріплення лопат і передачі крутного моменту від валу двигуна. Механізм зміни кроку забезпечує зміну кута установки лопат у польоті.
1) У Ст ст. незмінного кроку лопаті не повертаються навколо своїх осей.
2) Лопаті Ст ст. фіксованого кроку можуть бути встановлені під необхідним кутом перед польотом, але під час роботи вони не повертаються.
3) У Ст ст. кроку, що змінюється, можна змінювати кут установки лопатей за допомогою системи ручного управління або автоматично за допомогою регулятора частоти обертання. Регулятор підтримує задану частоту обертання двигуна, керуючи кроком за допомогою подачі олії через систему каналів у відповідні порожнини механізму управління Ст ст. із гідравлічним приводом.
4) У флюгерного Ст ст. лопаті можуть встановлюватися потоком для зменшення аеродинамічного опору при вимушеній зупинці двигуна в польоті ( див.Флюгування гвинта).
5) Лопаті флюгерно-реверсивного Ст ст. можуть також встановлюватися в таке положення, коли при його обертанні створюється негативна тяга, що використовується на посадці для скорочення довжини пробігу та маневрування на землі ( див.Реверсування гвинта).
Механічні та електричні механізми зміни кроку мають велику інерційність і тому практично не використовуються. Найбільш поширені Ст ст. із гідравлічним приводом.
1) У Ст ст. з гідравлічним приводом прямої схеми лопаті встановлюються на малий крок з допомогою зусиль, створюваних тиском олії, але в великий крок - відцентровими силами противаг. Такі Ст ст. застосовуються за потужностей двигуна до 2000 кВт.
2) При потужностях понад 2000 кВт значно зростає маса противаг, тому використовуються Ст ст. зворотної схеми, у яких лопаті встановлюються великий крок з допомогою зусиль, створюваних тиском масла, але в малий крок - відцентровими силами самих лопатей.
- Одиночний гвинт має один ряд лопатей,
- співвісний Ст ст. складається з двох одиночних гвинтів, встановлених на співвісних валах і обертаються в протилежні сторони ( див.Співвісний гвинт),
- Дворядний Ст ст. складається з двох одиночних гвинтів, розташованих один за одним і обертаються в одному напрямку.
- в. в. в кільці має профільоване кільце, завдяки якому створиться доповнить тяга; ефективний на малих швидкостях (до 200 км/год).
Для зменшення аеродинамічного опору і втрат потужності на вході на Ст Ст. встановлюють обтічники (еліптичні, конічні та ін), що закривають втулку та прикомлеві частини лопатей. На Ст ст. можуть розміщуватися протиобледенітельние системи.
До Ст ст. нового покоління відносяться Ст ст. зменшеного діаметра з великою кількістю широких тонких шаблеподібних лопатей, які необґрунтовано називаються гвинтовентиляторами.
У початковий період розвитку авіації Ст ст. виготовлялися головним чином з деревини, а в наступні роки знайшли застосування інші (сталь, титан, алюмінієві сплави, композиційні матеріали та ін.).
Для оцінки якості Ст ст. та зіставлення їх між собою використовуються в основному безрозмірні α та потужність
(β) = N/(ρ)n3D5
(N - , (ρ) - щільність повітря, n - частота обертання гвинта)
та коефіцієнт корисної дії повітряного гвинта
(η) = (αλ)/(β)((λ) = V/nD - відносна, V - швидкість польоту). Характеристики Ст ст. визначають у льотних випробуваннях, з досліджень Ст ст. та їх моделей в аеродинамічних трубах, а також теоретичним шляхом. При розрахунках розрізняють 2 випадки; визначення форми, розмірів та числа лопатей за заданими значеннями (α), (β) та (η) (пряме завдання) та визначення (α), (β), та (η) за відомою геометрією Ст ст. (Зворотне завдання).
Вперше розглядати лопату Ст ст. як запропонував російський інженер С. К. Джевецький в 1892, він же в 1910 висунув гіпотезу плоских перерізів (кожен перетин лопаті розглядається як ). Шляхом розкладання підйомної сили профілю dY і його опору аеродинамічного dX визначають тягу dP і силу dQ опору обертанню елемента лопаті, що розглядається, а повні тягу лопаті і силу опору її обертанню (звідси - потрібну для обертання Ст потужність двигуна) отримують інтегр. В основному сили, що діють на елемент лопаті, визначаються відносною швидкістю W набігаючого потоку і її геометричним кутом атаки
(α)r = (φ)-arctg(V/(ω)r),
(φ) – кут установки елемента лопаті.
В ідеальному випадку швидкість потоку, що набігає
W = (ω) Xr + V,
де (ω) – кутова швидкість лопаті, r – радіус-вектор аналізованого перерізу, V – вектор швидкості польоту. При своєму русі лопата захоплює у себе , надаючи йому додаткову, індуктивну швидкість w. В результаті справжня швидкість Wн. обтікання елемента та істинний ((α)н відрізняються від ідеальних. Обчислення w та (α)н є основним завданням теорії гвинта.
У 1910-1911 рр. X. Сабінін і Б. Н. Юр'єв розвинули теорію Джевецького, включивши до неї, зокрема, деякі положення теорії ідеального пропелера. Розрахунки Ст ст. за отриманими формулами цілком задовільно узгоджувалися з експериментальними результатами. У 1912 Н. Е. запропонував вихрову теорію, що дає точне фізичне уявлення про роботу гвинта, і практично всі розрахунки Ст ст. стали проводитися з урахуванням цієї теорії.
Відповідно до теорії Жуковського, гвинт замінюється системою приєднаних та вільних вихорів. При цьому лопаті заміняться вихорами приєднаними, які переходять в , що йде вздовж осі гвинта, а з задньої кромки лопаті сходять вільні вихори, що утворюють в загальному випадку гвинтову вихрову пелену. При припущенні, що (ω) зв'язок (ω) з циркуляцією швидкості навколо перерізу лопаті. Гіпотеза плоских перерізів при безвідривному обтіканні лопаті була підтверджена експериментально збігом розподілів тиску по перерізах лопаті обертового Ст в. і крил з тими самими профілями перерізів. Виявилося, однак, що обертання впливає поширення зриву потоку по поверхні лопаті і особливо на розрідження в області відриву. Починається на кінці лопаті область відриву потоку подібна до труби, що обертається, розрідження в ній управляється відцентровою силою і на внутрішній частині лопаті набагато більше, ніж на крилі.
При (λ) 1 відмінність істинної (ω) від середньої стає помітною, і розрахунок Ст ст. з істинною (ω) стає аналогічним розрахунку крила кінцевого розмаху ( див.Крила теорія). При розрахунку важко навантажених Ст ст. (з великим ставленням потужності до поверхні, що змітається гвинтом) необхідно враховувати деформацію вихорів.
Внаслідок того, що до окружної швидкості Ст ст. додається поступальна, вплив стисливості повітря позначається насамперед на Ст ст. (Приводить до зменшення коефіцієнта корисної дії). При дозвукових окружній швидкості кінця лопаті, поступальної швидкості літака та дозвукової швидкості W вплив стисливості повітря на (ω) слабкий і позначається лише на обтіці лопаті. У разі ж дозвукової швидкості літальної та надзвукової швидкості W на кінці лопаті (коли необхідний облік стисливості середовища) теорія Ст ст, заснована на схемі приєднаних (несучих) вихорів, стає практично незастосовною, до потрібен перехід до схеми несучої поверхні. Такий перехід необхідний при дозвуковій швидкості кінця лопаті, якщо її ширина досить велика. Отримані в СРСР експериментальним шляхом Ст ст. і поправки, зумовлені стисливістю повітря, широко застосовувалися при виборі діаметрів та числа лопатей Ст ст. і разом із вибором форми лопатей (особливо профілів їх перерізів) дали можливість поліпшити льотні характеристики вітчизняних літаків, зокрема що у Великій Вітчизняній війні.
Протягом першого періоду освоєння великих дозвукових швидкостей основним завданням проектування Ст ст. вважали створення гвинтів великого діаметра (до 6 м) з високим коефіцієнтом корисної дії (повітряний гвинт85%) за максимальної швидкості польоту. Характеристики профілів при великих навколозвукових швидкостях полота вперше були отримані експериментально на гвинтах із так званими дренованими лопатями, причому один із профілів мав властивості надкритичного профілю (1949). Для другого періоду (з 60-х рр.) характерна додаткова вимога – збільшена тяга Ст ст. при зльоті. З цією метою було розроблено лопаті з профілями збільшеної кривизни. Подальший розвиток Ст ст. пов'язують із розробкою гвинтів із великою кількістю широких тонких шаблеподібних лопатей. Зі збільшенням числа і ширини лопатей велике значення набуває обтікання їх комлевих частин, де суттєвий ефект решітки профілів. Засобом зменшення хвильового опору можливо вибір форми кока. Розрахунки та експерименти показують, що на швидкостях польоту, що відповідають Маху числу польоту M У СРСР великий внесок у розробку теорії, методів розрахунку та проектування Ст в. внесли С. Ш. Бас-Дубов, Б. П. Бляхман, В. П. Ветчинкін, К. І. Жданов, Г. М. Заславський, В. В. Келдиш, А. Н. Кишалов, Г. І. Кузьмін , А. М. Лепілкін, Г. І. Майкапар, І. Ст Остославський, Н. Н. Поляков, Д. В. Халезов.

Авіація: Енциклопедія. - М: Велика Російська Енциклопедія. Головний редактор Г.П. Свищев. 1994 .

повітряний гвинт Енциклопедія «Авіація»

повітряний гвинт- Мал. 1. Схеми повітряних гвинтів. повітряний гвинт лопатевий рушій для перетворення крутного моменту двигуна в тягу гвинта. Встановлюється на літаках, гвинтокрилах, аеросанях, апаратах на повітряній подушці, екранопланах і т.д. у … Енциклопедія «Авіація»

ПОВІТРЯНИЙ Гвинт- лопатевий рушій, робочим середовищем якого є повітря. Повітряний Гвинт поширений авіаційний рушій. Судновий Повітряний Гвинт з геометрії лопатей та гідродинамічних характеристик суттєво відрізняються від авіаційних та… Морський енциклопедичний довідник

Пропелер, рушій, в якому радіально розташовані профільовані лопаті, обертаючись, відкидають повітря і тим самим створюють силу тяги. Ст ст. складається з втулки, розташованої на валу двигуна, і лопатей, що мають уздовж розмаху. Велика Радянська Енциклопедія

повітряний гвинт- orasraigtis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. impeller airscrew; propeller vok. Luftschraube, f; Propeller, m; Saugschraube, f rus. повітряний гвинт, m; пропелер, m pranc. aero propulseur, m; hélice aérienne, f; hélice propulsive, f … Fizikos terminų žodynas

Винахід відноситься до авіації. Гвинт містить еліпсоїдну маточину 1 і лопаті, які мають передні кромки 3 і задні кромки 4. Кожна лопата має робочу поверхню 5. Кінці лопатей забезпечені кінцевими гребенями 6, які розміщені з боку задньої кромки, а щодо робочої поверхні 5 - під кутом. Кінцеві гребені 6 виконані з криволінійними кромками, що мають максимальну кривизну поблизу задньої кромки 4. Кінцевий гребінь кожної лопаті виконаний плоским і становить з робочою поверхнею кут від 90 до 135 o при цьому його висота над робочою поверхнею становить від 0,5 до 3,5 % від величини діаметра гвинта. Винахід спрямовано підвищення коефіцієнта корисної дії. 4 з.п.ф-ли, 3 іл.

Область техніки, до якої належить винахід Відомі повітряні гвинти літаків виконані у вигляді двох, трьох або багатолопастному виконанні. Усі лопаті розташовані симетрично і збалансовано на циліндричній або еліпсоїдній маточині, лобова частина якої забезпечена куком. При обертанні гвинта кінці його лопат формують діаметр гвинта. Кожна лопата гвинта літака виконана у вигляді плоско-профільної пластини з загостреною законцюванням на кшталт "ХОФФМАН" або з прямокутною лопатоподібною законцюванням на кшталт В-530ТА-Д35. Лопаті гвинта встановлені під певним кутом до площини обертання гвинта, що дозволяє робочій поверхні лопаті як похилій поверхні переміщати масу повітря від передньої кромки до задньої, забезпечуючи при цьому отримання реактивної сили, спрямованої симетрично від усіх лопатей уздовж осі обертання гвинта, яка забезпечує переміщення. . Недоліком таких відомих повітряних гвинтів для літака є те, що при швидкому обертанні гвинта повітря, що омиває його, не тільки зміщується похилими робочими поверхнями лопатей вздовж осі обертання гвинта, але за рахунок створюваної в обертовому потоці повітря відцентрової сили частина повітряної маси, що обертається, в напрямку поверхонь лопатей і зривається з їх кінців в навколишній повітряний простір, переносячи в нього всю кінетичну енергію, отриману при радіальному русі маси повітря, і тим самим знижуючи ККД гвинта. Найбільш близьким технічним рішенням, вибраним як прототип, є гвинтовентилятор СВ-27 літака АН-70 . Лопаті цього вентилятора мають шаблеподібну форму передніх та задніх кромок. Така кривизна передніх і задніх кромок лише невеликою мірою змінює напрямок радіального потоку повітря, створеного відцентровою силою. Недоліком такого технічного рішення є те, що частково змінений шаблеподібним профілем лопаті радіальний потік повітря значною мірою спрямовується в окружному напрямку, а не вздовж осі обертання гвинта. Тому, так само як і в аналогах, велика частина повітряного потоку, створеного дією відцентрової сили, зривається з кінців таких шаблевидних лопатей і спрямовується з великою швидкістю, несучи в собі і велику кінетичну енергію, в навколишній повітряний простір, але не виконуючи корисної роботи та не підвищуючи ККД гвинта. Завдання, на вирішення якого направлено винахід, полягає у збільшенні коефіцієнта корисної дії гвинта літака. Це досягається тим, що повітряний гвинт літака, виконаний у вигляді збалансованих і поєднаних на циліндричній або еліпсоїдній поверхні декількох плоскопрофільних лопатей, що мають передні та задні кромки, і кінцеві кромки яких складають діаметр гвинта, а одна з двох поверхонь робоча, яка встановлена під гострим кутом до площини обертання гвинта, при цьому торцева кромка кожної лопаті відігнута у бік робочої поверхні лопаті і становить з нею кут , що має інтервал від 90 до 135 o , при цьому максимальна висота гребеня щодо робочої поверхні становить від 0,5 до 3,5% від величини діаметра гвинта. Торцева кромка кожної лопаті відігнута до її робочої поверхні, наприклад, на кут , що дорівнює 90 o . Максимальна висота відігнутої кромки торцевої відносно робочої поверхні може становити, наприклад, 1,5% від величини діаметра гвинта. Радіус відгину торцевої кромки від робочої поверхні лопаті може, наприклад, становити 1-5 одиниць від товщини кромки торцевої. На фіг. 1 зображено вигляд дволопатевого гвинта літака вздовж його осі. На фіг. 2 зображено переріз А-А лопаті на фіг. 1. На фіг. 3 зображено вигляд лопаті за стрілкою Б на фіг.2. У статичному стані повітряний гвинт містить еліпсоїдну маточину 1 і лопаті 2, які мають передні кромки 3 і задні кромки 4. Крім того, кожна лопата 2 має робочу поверхню 5. Закінчення лопатей 2 відігнуті на кут , з утворенням кінцевих гребенів6. виконані з криволінійними торцевими кромками 7, максимальна кривизна яких зміщена до задньої кромки 4. Щодо робочої поверхні 5 кромка 7 гребеня 6 піднята на висоту Н. Кінцевий гребінь 6 відігнутий від лопаті 2 плавним переходом, що має радіус r. Пристрій працює наступним чином. Повітряний гвинт літака діаметром D при обертанні навколо своєї осі переміщує робочими поверхнями 5 лопат 2 велику масу повітря, забезпечуючи реактивну силу, що переміщає літак, при цьому робочі поверхні 5 виконують функцію похилих поверхонь. При швидкому обертанні гвинта повітря, що омиває його лопаті 2 отримує і велику величину відцентрової сили, яка завжди зміщується радіально від осі обертання, вздовж робочих поверхонь 5. Велика маса повітря, що дійшла до кінцевих гребенів 6, змінює свій напрям на кут , рівний 90 o , і далі підмішується до основного потоку повітря, що переміщується вздовж осі гвинта робочими поверхнями 5. При цьому ядро радіального потоку повітря, що зміщується вздовж робочої поверхні 5, як більш інерційне, зміщується до її задньої кромки 4 де профіль торцевої кромки 7 має максимальну висоту Н, а це дозволяє більшою мірою вловлювати радіальний потік повітря, який несе собі і велику кінетичну енергію від радіального потоку вздовж поверхонь 5, змінювати його напрямок на 90 o і спрямовувати її вздовж осі гвинта, збільшуючи тим самим тягу гвинта і підвищуючи ККД. Корисність заявляється повітряного гвинта літака полягає в тому, що наявність кінцевих гребенів з боку робочих поверхонь гвинта підвищує його ККД, а це і тягові характеристики і швидкохідність літака. Експериментально-лабораторна перевірка модельного варіанта дволопатевого гвинта при швидкості обертання лише 950 об/хв показала приріст тяги на 6,4 %. Джерела інформації 1. Журнал "Моделіст-конструктор" 8, 1986, с.12. 2. Журнал "Моделіст-конструктор" 11, 1987, с. 15. 3. Журнал "Техніка молоді" 12, 1997, с. 1.

формула винаходу

1. Повітряний гвинт літака, виконаний у вигляді збалансованих і поєднаних на циліндричній або еліпсоїдній поверхні маточини декількох плоскопрофільних лопатей, що мають передні і задні кромки, і кінцеві гребені яких становлять діаметр гвинта, а одна з двох поверхонь їх робоча, яка встановлена під гострим кутом площині обертання гвинта, який відрізняється тим, що кінцевий гребінь кожної лопаті, що має криволінійну кромку торцеву, виконаний плоским і становить з робочою поверхнею кут , що має інтервал від 90 до 135 o , при цьому максимальна висота гребеня відносно робочої поверхні становить від 0,5 до 3 5% від величини діаметра гвинта. 2. Гвинт за п. 1, який відрізняється тим, що кінцевий гребінь кожної лопаті становить з її робочою поверхнею кут , рівний 90 o . 3. Гвинт за п. 1, який відрізняється тим, що максимальна висота гребеня щодо робочої поверхні становить 1,5% від величини діаметра гвинта. 4. Гвинт за п. 1, який відрізняється тим, що радіус плавного переходу між робочою поверхнею лопаті та робочою поверхнею кінцевого гребеня становить 1-5 одиниць від товщини гребеня. 5. Гвинт за п. 1, який відрізняється тим, що максимальна кривизна торцевої кромки зміщена до задньої кромки лопаті.

Схожі патенти:

Винахід відноситься до авіаційної техніки, зокрема до гелікоптеробудування, і може бути використане при створенні літального апарату укороченого зльоту та посадки, а також для створення систем порятунку космічних об'єктів, що повертаються.

Група винаходів відноситься до пристроїв перетворення механічної енергії на кінетичну енергію текучого середовища. Пропелер за кожним варіантом містить лопаті з ділянками прямої та зворотної шаблевидності, кожна з яких закріплена комлевою частиною на маточині приводного валу. У кожному варіанті пропелер характеризується формою виконання кожної передньої поверхні лопаті. Група винаходів спрямована на спрощення конструкції. 3 н.п. ф-ли, 4 іл.

Винахід відноситься до галузі авіаційної техніки, а саме до конструкцій лопатей несучого гвинта та способів їх виготовлення із шаруватих композиційних матеріалів. Лопата конструктивно виконана за безлонжеронною силовою схемою з пінопластовим сердечником по всій довжині хорди та працюючої обшивкою. Пінопластовий сердечник виконаний з матеріалу з ізотропною комірчастою структурою, а обшивка - у вигляді багатошарової оболонки з полімерно-композиційних матеріалів, що охоплює пінопластовий сердечник. Оболонка виконана зі змінною товщиною контуру вздовж радіусу гвинта і хорди лопаті, а її зовнішні шари формують аеродинамічний профіль лопаті. У носовій частині лопаті між шарами оболонки розміщені секції центрувального вантажу, поверх зовнішнього шару - протиерозійне окування. Технологічно лопата виготовляється методом «мокрою» викладки шарів оболонки і наступним однокроковим «гарячим» пресуванням разом з пінопластовим осердям у прес-формі. У процесі полімеризації оболонка та пінопластовий сердечник утворюють монолітну інтегральну структуру, що забезпечує стійкі геометричні параметри пера лопаті. Досягається зниження кількості оснастки, що застосовується, і стабільність пружномасових характеристик лопаті. 2 зв. та 4 з.п. ф-ли, 11 іл.

Винахід відноситься до галузі гвинтових рушіїв. Законцювання лопаті, виконана у вигляді кінцевого крильця, являє собою профіль лопаті, розділений на верхню та нижню частини. Кожна частина кінцевого крильця може мати фіксований або керований кут атаки, незалежний від кута атаки іншої частини. Досягається зменшення втрат потужності приводу гвинта, поліпшення аеродинаміки лопаті, збільшення підйомної сили, що тягне, і ефективності гвинта. 1 іл.

Винахід відноситься до авіаційної промисловості і може бути використане при виробництві лопатей несучих та рульових гвинтів для гелікоптерів. Спосіб виготовлення безлонжеронної лопаті гвинта вертольота полягає в тому, що з термокомпресійного пінопласту відповідно до необхідних розмірів виготовляють заповнювач (1), що має форму лопаті. З листів препрега формують зовнішній (3), внутрішній (2) і кінцевий пакети (4), приклеюють центрувальний вантаж (5) до внутрішнього пакета (2), з'єднують з послідовним розташуванням внутрішній пакет (2), зовнішній пакет (3), гумову накладку (8) та окування (4). Розміщують у внутрішньому та зовнішньому пакетах (2) і (3) заповнювач (1) таким чином, що внутрішній пакет охоплює заповнювач по частині його ширини, а зовнішній пакет - по всій ширині і встановлюють кінцевий пакет (9). Зібране перо лопаті розміщують у матриці та здійснюють її теплову обробку. При виготовленні пера лопаті може бути виготовлена та встановлена поздовжня перегородка (11) з листів препрега, при цьому розміщення заповнювача (1) здійснюють частинами. Досягається підвищення точності зовнішньої геометрії лопаті та скорочення кількості технологічного оснащення. 2 зв. та 10 з.п. ф-ли, 7 іл.

Винахід відноситься до галузі турбінних двигунів, а саме способу виготовлення металевого посилення для лопатки робочого колеса турбінного двигуна. Спосіб послідовно включає етап розташування металевих скоб формує інструмент, що має матрицю і пуансон, при цьому металеві скоби являють собою металеві секції з прямолінійною формою, зігнуті у форму U або V; і етап гарячого ізостатичного пресування металевих скоб, що викликає інтеграцію металевих скоб таким чином, щоб отримати стислу металеву частину. Забезпечується можливість легкого одержання металевого підсилення без використання великих обсягів матеріалів. 14 з.п. ф-ли, 27 іл.

Винахід відноситься до пасивного пристрою поглинання енергії елемента конструкції літального апарату і стосується лопаті, лопатки або будь-якого іншого елемента гвинта, крила, стійки або фюзеляжу літального апарату. Пристрій поглинання кінетичної енергії містить зовнішню оболонку, виконану з композиційного плетеного матеріалу з можливістю зберігати цілісність після удару, серцевину з піноматеріалу, укладену в зовнішню оболонку і заповнює зовнішню оболонку, підсилювальні елементи, інтегровані в серцевину з піноматеріалу. При цьому підсилювальні елементи містять уривчасті нитки, введені за допомогою вшивання в серцевину з піноматеріалу. Причому кожна з уривчастих ниток має голівку у вигляді L або Т, відбортовану зовні зовнішньої оболонки. Досягається підвищення надійності та цілісності конструкції при зіткненні з птахами чи твердими предметами. 3 зв. та 9 з.п. ф-ли, 13 іл.

Винахід відноситься до авіації

Через відсутність розумних альтернатив майже всі літаки першої половини минулого століття оснащувалися поршневими двигунами та повітряними гвинтами. Для підвищення технічних та льотних характеристик техніки пропонувалися нові конструкції гвинтів, що мали ті чи інші особливості. У середині 30-х років було запропоновано зовсім нову конструкцію, що дозволяла отримати бажані можливості. Її автором був нідерландський архітектор А.Я. Декер.

Роботу в галузі гвинтових систем Адріаан Ян Деккер розпочав ще у двадцятих роках. Тоді їм було розроблено нову конструкцію крильчатки для вітряків. Для підвищення основних характеристик винахідник запропонував використовувати площину, що нагадує крило літака. У 1927 році така крильчатка була встановлена на одному з млинів у Нідерландах і незабаром пройшла випробування. До початку наступного десятиліття в експлуатацію ввели три десятки таких крильчаток, а 1935-го ними оснащувалося вже 75 млинів.

Досвідчений літак із повітряним гвинтом А.Я. Декер. Фото Oldmachinepress.com

На початку тридцятих років, після проведення випробувань та впровадження нової конструкції на млинах, О.Я. Деккер запропонував використати подібні агрегати в авіації. За його розрахунками, крильчатка особливої конструкції могла б використовуватися як повітряний гвинт літака. Незабаром цю ідею було оформлено у вигляді необхідної документації. Крім того, конструктор перейнявся отриманням патенту.

Використання нестандартної конструкції повітряного гвинта, за задумом винахідника, мало дати деякі переваги перед існуючими системами. Зокрема, з'являлася можливість знизити оберти гвинтів при отриманні достатньої тяги. У зв'язку з цим винахід А.Я. Деккера часто називають «Повітряним гвинтом з мінімальною швидкістю обертання» - Low rotation speed propeller. Так само ця конструкція називалася і в патентах.

Перша заявка на отримання патенту була подана у 1934 році. Наприкінці липня 1936-го А.Я. Деккер отримав британський патент за номером 450990, що підтверджував його пріоритет у створенні оригінального гвинтового двигуна. Незадовго до видачі першого патенту виникла ще одна заявка. Другий патент було видано у грудні 1937 року. За кілька місяців до цього нідерландський конструктор надіслав документи до патентних бюро Франції та США. Останнє на початку 1940 видало документ US 2186064.

Конструкція гвинта другої версії. Креслення з патенту

Британський патент №450990 описував незвичайну конструкцію повітряного гвинта, здатну забезпечити достатні характеристики при певному скороченні негативних факторів. Конструктор запропонував використовувати велику маточину гвинта оживальної форми, що плавно переходить у носову частину фюзеляжу літака. На ній мали жорстко кріпитися великі лопаті незвичайної форми. Саме оригінальні обводи лопат, як вважав А.Я. Деккер могли призвести до бажаного результату.

Лопаті «низькооборотного» повітряного гвинта мали мати мале подовження за великої довжини хорди. Їх слід монтувати під кутом до поздовжньої осі маточини. Лопата отримувала аеродинамічний профіль з потовщеною носовою честю. Шкарпетку лопаті пропонувалося робити стрілоподібним. Законцювання розташовувалося майже паралельно осі обертання гвинта, а задню кромку пропонувалося зробити вигнутою з кінцевою частиною, що виступає.

Внутрішній пристрій гвинта та редуктора. Креслення з патенту

Перший проект 1934 року передбачав використання чотирьох лопатей. Гвинт такої конструкції повинен був кріпитися на валу, що відходить від редуктора з потрібними характеристиками. Значна площа лопатей гвинта у поєднанні з аеродинамічним профілем мали забезпечити приріст тяги. Таким чином, з'являлася можливість отримати достатню тягу при менших обертах порівняно з гвинтом традиційної конструкції.

Вже після подання заявки перший патент А.Я. Деккер провів випробування досвідченого гвинта та зробив певні висновки. У ході перевірки було встановлено, що запропонована конструкція має певні мінуси. Так, повітряний потік за гвинтом розходився в сторони, і лише мала його частина проходила вздовж фюзеляжу. Це призводило до різкого погіршення ефективності хвостових кермів. Таким чином, у існуючому вигляді гвинт Деккер не міг використовуватися на практиці.

Подальше опрацювання оригінального повітряного гвинта призвело до появи оновленої конструкції з низкою найважливіших відмінностей. Саме вона стала предметом другого британського та першого американського патенту. Цікаво, що у документі зі США, на відміну англійської, описувався як гвинт, а й конструкція його приводів.

Літак Fokker C.I - подібна машина стала лабораторією для перевірки ідей А.Я. Декер. Фото Airwar.ru

Оновлений виріб Low rotation speed propeller повинен був мати у своєму складі відразу два співвісні повітряні гвинти протилежного обертання. Передній гвинт, як і раніше, пропонувалося будувати на основі великої обтічної маточини. Лопаті заднього гвинта слід було кріпити до циліндричного агрегату порівнянних розмірів. Як і в попередньому проекті, кок переднього гвинта та кільце заднього могли виконувати функції носового обтічника літака.

Обидва гвинти повинні були отримувати лопаті схожої конструкції, що являла собою розвиток напрацювань першого проекту. Знову слід використовувати значно вигнуті лопаті малого подовження, що мають розвинений аеродинамічний профіль. Незважаючи на стрілоподібну передню кромку, довжина профілю збільшувалася у напрямку від кореня до закінчування, утворюючи характерний вигин задньої кромки.

Згідно з описом патенту, передній гвинт мав обертатися проти годинникової стрілки (при погляді з боку пілота), задній – за годинниковою стрілкою. Лопаті гвинтів слід було монтувати відповідним чином. Кількість лопатей залежало від необхідних характеристик гвинта. У патенті наводилася конструкція з чотирма лопатями на кожному гвинті, тоді як пізніший дослідний зразок отримав більшу кількість площин.

Процес складання оригінальних гвинтів, можна розглянути внутрішні елементи виробу. Фото Oldmachinepress.com

В американському патенті описувалася конструкція оригінального редуктора, що дозволяв передавати момент, що крутить, з одного двигуна на два гвинти протилежного обертання. Вал двигуна пропонувалося з'єднувати із сонячною шестернею першого (заднього) планетарного контуру редуктора. За допомогою закріпленого дома зубчастого вінця потужність передавалася на шестерні-сателіти. Їх водило сполучалося з валом переднього гвинта. Цей вал також з'єднувався із сонячною шестернею другої планетарної передачі. Обертове водило її сателітів з'єднувалося з порожнім валом заднього гвинта. Така конструкція редуктора дозволяла синхронно регулювати швидкість обертання гвинтів, а також забезпечувати їхнє обертання в протилежних напрямках.

За задумом винахідника, основна тяга мала створюватися лопатями переднього гвинта. Задній, у свою чергу, відповідав за правильне перенаправлення потоків повітря і дозволяв позбавитися негативних ефектів, що спостерігалися у базовому проекті. Після двох співвісних гвинтів потік повітря проходив уздовж фюзеляжу і мав нормально обдувати хвостове оперення з кермами. Для отримання таких результатів задній гвинт міг мати зменшену швидкість обертання близько третини оборотів переднього.

Оригінальний гвинтовий рушій створювався з урахуванням можливого впровадження в нові проекти авіаційної техніки, і тому потрібно було провести повноцінні випробування. На початку 1936 року Адріаан Ян Деккер заснував власну компанію Syndicaat Dekker Octrooien, яка мала перевірити оригінальний повітряний гвинт, і – при отриманні позитивних результатів – зайнятися просуванням цього винаходу в авіаційній галузі.

Готовий гвинт на літаку. Фото Oldmachinepress.com

Наприкінці березня того ж року "Синдикат Деккера" придбав багатоцільовий літак-біплан Fokker C.I нідерландської споруди. Ця машина з максимальною злітною вагою всього 1255 кг оснащувалась бензиновим двигуном BMW IIIa потужністю 185 л. Зі штатним дволопатевим дерев'яним гвинтом вона могла розвивати швидкість до 175 км/год і підніматися на висоту до 4 км. Після певної перебудови та встановлення нового повітряного гвинта біплан мав стати літаючою лабораторією. У квітні 1937 року компанія А.Я. Деккер зареєструвала модернізований літак; він отримав номер PH-APL.

У ході перебудови досвідчений літак втратив штатний капот і деякі інші деталі. Замість них у носовій частині фюзеляжу помістили оригінальний редуктор та пару «гвинтів низької швидкості обертання». Передній гвинт отримав шість лопат, задній – сім. Основою нового гвинта стала пара маточок, зібраних з алюмінієвого каркасу з обшивкою з того ж матеріалу. Лопаті мали схожу конструкцію. У зв'язку з установкою гвинтів ніс машини помітно змінив свою форму. При цьому циліндричний обтічник заднього гвинта не виступав за межі обшивки фюзеляжу.

Випробування лабораторії з оригінальним гвинтом стартували в тому ж 1937 році. Майданчиком для них став аеродром Іпенберг. Вже на ранніх стадіях перевірок було встановлено, що співвісні гвинти з лопатями малого подовження справді можуть створювати необхідну тягу. З їх допомогою машина могла виконувати руління та пробіжки. Крім того, з певного часу випробувачі спробували підняти машину у повітря. Відомо, що досвідчений Fokker C.I зміг виконати кілька підльотів, але про повноцінний злет не йшлося.

Вигляд спереду. Фото Oldmachinepress.com

Випробування досвідченого літака дозволили виявити як плюси, і мінуси оригінального проекту. Було встановлено, що пара гвинтів протилежного обертання справді здатна створювати необхідну тягу. При цьому гвинтомоторна група у зборі відрізнялася порівняно малими розмірами. Ще однією перевагою конструкції був знижений шум, що виробляється лопатями малого подовження.

Втім, не обійшлося без проблем. Повітряний гвинт А.Я. Деккер і необхідний йому редуктор відрізнялися від існуючих зразків зайвою складністю виготовлення та обслуговування. Крім того, експериментальний гвинт, встановлений на Fokker C.I, показав недостатні характеристики тяги. Він дозволяв літаку рухатися по землі і розвивати досить високу швидкість, але для польотів його потяг був недостатній.

Очевидно, випробування тривали до початку сорокових років, проте за кілька років так і не призвели до реальних результатів. Подальшим роботам завадила війна. У травні 1940 року гітлерівська Німеччина напала на Нідерланди, і лише за кілька днів досвідчений літак із незвичайними повітряними гвинтами став трофеєм агресора. Німецькі фахівці очікувано виявили інтерес до цієї розробки. Незабаром лабораторію, що літає, відправили на один з аеродромів поблизу Берліна.

Запуск двигуна, гвинти розпочали обертання. Кадр із кінохроніки

Є відомості про проведення деяких випробувань силами німецьких вчених, проте ці перевірки досить швидко закінчились. За деякими даними, перша ж спроба німців підняти літак у повітря завершилася аварією. Машину не відновлювали, і на цьому сміливого проекту закінчилася. Єдиний літак, оснащений гвинтами типу Low rotation speed propeller, не зміг показати себе з кращого боку, тому від оригінальної ідеї відмовилися. Надалі масово використовувалися лише повітряні гвинти традиційного вигляду.

Згідно з ідеями, що лежали в основі оригінального проекту, особливий «Повітряний гвинт із малою швидкістю обертання» мав стати повноцінною альтернативою системам традиційної конструкції. Відрізняючись від них деякою складністю, він міг мати переваги у вигляді менших габаритів, знижених оборотів та скороченої шумності. Проте конкурентної боротьби не вийшло. Розробка А.Я. Деккер навіть не зміг пройти весь цикл випробувань.

Можливо, у міру подальшого розвитку оригінальні повітряні гвинти змогли б показати бажані характеристики та знайти застосування у тих чи інших проектах авіаційної техніки. Проте, продовження робіт уповільнювалося у зв'язку з різними проблемами та обставинами, а травні 1940 року проект було зупинено через напад Німеччини. Після цього незвична ідея остаточно залишилася без майбутнього. Надалі у різних країнах знову опрацьовувалися перспективні конструкції повітряних гвинтів, але прямі аналоги системи Адріаана Яна Деккера не створювалися.

За матеріалами:
https://oldmachinepress.com/
http://anyskin.tumblr.com/
http://hdekker.info/
http://strangernn.livejournal.com/
https://google.com/patents/US2186064