Vastapäivään pyörivät potkurit - Contra-rotating propellers

Ei pidä sekoittaa vastapyöriviin potkureihin .
Katso vasta-pyörivät meripotkurit, helikopteriroottorit ja turbiinin tuulettimen siivet, katso Vastakääntyvä .
Vastakkaisesti pyörivät potkurit
Vasta-pyörivät potkurit on Rolls-Royce Griffon tehoinen P-51XR Mustang Precious Metal vuoden 2014 Reno Air Races

Ilma on varustettu vasta-pyörivät potkurit , jota kutsutaan myös CRP , koaksiaalinen vasta-pyörivät potkurit , tai nopea potkurit , sovelletaan maksimiteho yleensä yhden mäntä tai potkuriturbiinilentokoneiden moottori ajaa kaksi koaksiaalista potkurit on vasta-kierto . Kaksi potkuria on järjestetty toistensa taakse, ja teho siirretään moottorista planeettapyörän tai kannatinvaihteiston kautta . Vastapäivään pyörivät potkurit tunnetaan myös vastapyörivinä potkureina, vaikka vastakääntyviä potkureita käytetään paljon laajemmin, kun viitataan erillisissä ei-koaksiaalisissa akseleissa vastakkaisiin suuntiin kääntyviin ilmaruuveihin.

Operaatio

Kun ilmanopeus on alhainen, potkurilevyn läpi kulkevan ilman massa ( työntövoima ) aiheuttaa kehruusterien merkittävän määrän tangentiaalista tai pyörivää ilmavirtaa. Tämän tangentiaalisen ilmavirran energia menee hukkaan yksipotkurirakenteessa, ja se aiheuttaa käsittelyongelmia pienellä nopeudella, kun ilma iskeytyy pystysuoraan vakaajaan , aiheuttaen lentokoneen haarautumisen vasemmalle tai oikealle potkurin pyörimissuunnan mukaan. Tämän tuhlauksen käyttämiseksi toisen potkurin sijoittaminen ensimmäisen taakse hyödyntää häiriintynyttä ilmavirtaa.

Hyvin suunnitellussa vastakkaisesti pyörivässä potkurissa ei ole pyörivää ilmavirtaa, mikä työntää maksimimäärän ilmaa tasaisesti potkurilevyn läpi, mikä johtaa korkeaan suorituskykyyn ja pieneen indusoituun energiahäviöön. Se auttaa myös torjumaan tavanomaisen potkurin epäsymmetristä vääntömomenttia (katso P-kerroin ). Jotkut vastakkain pyörivät järjestelmät on suunniteltu käytettäväksi nousussa maksimaalisen tehon ja tehokkuuden saavuttamiseksi tällaisissa olosuhteissa, ja ne sallivat toisen potkurin poistamisen käytöstä risteilyn aikana pidentääkseen lentoaikaa.

Hyödyt ja haitat

Ilma-aluksen vääntömomentti parista vastakkain pyörivää potkuria peruuttaa tehokkaasti.

Vastakkaisesti pyörivien potkurien on todettu olevan 6–16% tehokkaampia kuin tavalliset potkurit.

Ne voivat kuitenkin olla erittäin meluisia, melun lisääntyminen aksiaalisuunnassa (eteenpäin ja perässä) jopa 30 dB ja tangentiaalisesti 10 dB. Suurin osa tästä ylimääräisestä melusta löytyy korkeammista taajuuksista. Nämä merkittävät meluongelmat rajoittavat kaupallisia sovelluksia. Yksi mahdollisuus on sulkea vastakkaisesti pyörivät potkurit vaippaan . On myös hyödyllistä, jos kärjen nopeutta tai terien kuormitusta pienennetään, jos perän potkurissa on vähemmän teriä tai pienempi läpimitta kuin etupotkurissa, tai jos perän ja etupotkurien välinen etäisyys kasvaa.

Vastakkaisesti pyörivän potkurin tehokkuutta kompensoi jonkin verran sen mekaaninen monimutkaisuus ja tämän vaihteiston lisäpaino, joka tekee lentokoneesta painavamman, minkä vuoksi jonkinlainen suorituskyky uhrataan sen kuljettamiseksi. Siitä huolimatta koaksiaalisia vastakkaisesti pyöriviä potkureita ja roottoreita on käytetty useissa armeijan lentokoneissa , kuten Tupolev Tu-95 "Bear" .

Niitä tutkitaan myös käytettäväksi matkustajakoneissa .

Käyttö lentokoneissa

Vaikka useat kansakunnat kokeilivat lentokoneissa vastakkain pyöriviä potkureita, vain Iso-Britannia ja Neuvostoliitto tuottivat niitä paljon. Ensimmäinen lentokone, johon asennettiin vastakkain pyörivä potkuri, oli Yhdysvalloissa, kun kaksi texasilaista Ft Worthin keksijää testasivat konseptia lentokoneella.

Yhdistynyt kuningaskunta

Spitfire Mk XIX: n vastakkain pyörivät potkurit

FW Lanchester patentoi vasta-pyörivän potkurin vuonna 1907.

Jotkut menestyneimmistä brittiläisistä lentokoneista, joissa on vastakkain pyörivät potkurit, ovat Avro Shackleton , jota käyttää Rolls-Royce Griffon -moottori, ja Fairey Gannet , joka käytti Double Mamba Mk.101 -moottoria. Double Mambassa kaksi erillistä teho-osaa ajoivat yhden potkurin, jolloin yksi teho-osa (moottori) voidaan sulkea lennon aikana, mikä lisää kestävyyttä.

Toisella merivoimien lentokoneella, Westland Wyvernillä, oli vastakkain pyörivät potkurit.

Myöhemmissä Supermarine Spitfire- ja Seafire- muunnoksissa käytettiin Griffonia vastakkain pyörivillä rekvisiitoilla. Spitfire / Seafire ja Shackleton tapauksessa ensisijainen syy vastakkain pyörivien potkurien käyttöön oli lisätä potkurin siipialuetta ja siten absorboida suurempi moottoriteho potkurin halkaisijan sisällä, jota ilma-aluksen alustan korkeus rajoitti . Lyhyt Sturgeon käytetään kaksi Merlin 140s vastakkaisiin suuntiin pyörivät potkurit.

Bristol Brabazon prototyyppi airliner käytetään kahdeksan Bristol Kentauriin moottoreina neljä paria vastakkain pyörivät potkurit, kukin moottorina yhden potkurin.

Sodanjälkeisessä SARO Princess -prototyyppisessä purjeveneessä oli myös kahdeksan kymmenestä moottoristaan, jotka ajavat vastakkain pyöriviä potkureita.

Neuvostoliitto, Venäjä ja Ukraina

Yksi neljästä vastakkain pyörivästä potkurista venäläisessä Tu-95- strategisessa pommikoneessa

1950-luvulla Neuvostoliiton Kuznetsovin suunnittelutoimisto kehitti NK-12- potkuripropellin. Se käyttää 8-lapaista vastakkain pyörivää potkuria, ja 15 000 akselin hevosvoimalla (11 000 kilowattia) se on tehokkain käytössä oleva potkuriturbiini. Neljä NK-12-moottoria käyttävät Tupolev Tu-95 Bearia , joka on ainoa käyttöönotettu turbopotkuri ja yksi nopeimmista potkurikäyttöisistä lentokoneista . Tu-114 , matkustajakone johdannainen TU-95, pitää nopeusennätyksen potkurilentokoneet. Tu-95 oli myös ensimmäinen Neuvostoliiton pommikone, jolla oli mannertenvälinen alue. Tu-126 AEW- lentokoneiden ja Tu-142 merivalvontalentokoneiden ovat kaksi NK-12 käyttöinen malleja peräisin Tu-95.

NK-12-moottori käyttää toista tunnettua Neuvostoliiton lentokonetta, Antonov An-22 Antheusta, raskasta lastilentokonetta. Esittelyhetkellään An-22 oli maailman suurin lentokone ja on edelleen ylivoimaisesti maailman suurin turbopotkurilla toimiva lentokone. 1960-luvulta 1970-luvulle se asetti useita maailmanennätyksiä korkeimman hyötykuorman ja korkeuden suhteen ja korkeimpaan nostettuun hyötykuormaan kuuluvissa luokissa.

Vähemmän huomionarvoista on NK-12-moottorin käyttö keskikokoisessa Neuvostoliiton ekranoplanissa A-90 Orlyonok . A-90 käyttää yhtä NK-12-moottoria, joka on asennettu T-hännänsä yläosaan, sekä kahta nenään asennettua turbotuulettinta.

1980-luvulla Kuznetsov jatkoi voimakkaiden vastakkain pyörivien moottoreiden kehittämistä. 1980-luvun lopulla testatulla NK-110: llä oli vastakkain pyörivä potkurikokoonpano, jossa oli neljä terää edessä ja neljä takana, kuten NK-12. Sen 190 tuuman potkurin halkaisija (4,7 metriä) oli pienempi kuin NK-12: n halkaisija 5,6-6,2 m (220-640 m), mutta sen teho oli 21007 hv (15 665 kW), jolloin lentoonlähtö työntövoima oli 40 000 punta-voima (177 kilotonnia). Vielä voimakkaampi oli NK-62, jota kehitettiin koko vuosikymmenen ajan. NK-62: lla oli identtinen potkurin halkaisija ja teräkokoonpano kuin NK-110: llä, mutta se tarjosi korkeamman nousun työntövoiman, joka oli 55 000 lbf (245 kN). Liittyvän NK-62M: n lentoonlähtövoima oli 64100 lbf (285,2 kN), ja se pystyi tuottamaan 70700 lbf (314,7 kN) hätäpainetta. Toisin kuin NK-12, näitä myöhempiä moottoreita ei kuitenkaan otettu käyttöön missään lentokoneiden suunnittelutoimistossa.

Vuonna 1994 Antonov valmisti raskaan liikenteen lentokoneen An-70 . Sitä käyttää neljä Progress D-27 -profanimoottoria, jotka ajavat vastakkain pyöriviä potkureita. D-27-moottorin ja sen potkurin ominaisuudet tekevät siitä propfanin, hybridi turboturbiinimoottorin ja turbopropellimoottorin välillä.

Yhdysvallat

XB-35 Flying Wing näyttää työntimen vastakkain pyörivien potkurien kvartetin. Optio hylättiin myöhemmin lennon voimakkaan tärinän takia ja muutettiin myöhemmin perinteisiksi yksittäisiksi pyöriviksi potkureiksi.
Douglas XB-42 Mixmaster
General Motors P-75 Eagle

Yhdysvallat työskenteli useiden prototyyppien kanssa, mukaan lukien Northrop XB-35 , XB-42 Mixmaster , Douglas XTB2D Skypirate , Curtiss XBTC , A2J Super Savage , Boeing XF8B , XP-56 Black Bullet , Fisher P-75 Kotka ja hännän istuva Convair XFY "Pogo" ja Lockheed XFV "Salmon" VTOL -hävittäjät ja Hughes XF-11 -tutkintakone . Convaireissa R3Y Tradewind lentovene tuli palvelua vastakkain kääntyvät potkurit. Sekä männämoottoriset että potkuriturbiinimoottoriset potkurikäyttöiset lentokoneet olivat kuitenkin saavuttamassa huippunsa ja uudet tekniset kehityssuunnat, kuten puhtaiden turbo- ja turbopuhaltimien moottorit, molemmat ilman potkuria, merkitsivät, että mallit piiloutuivat nopeasti.

Yhdysvaltain potkurivalmistaja, Hamilton Standard , osti Fairey Gannetin vuonna 1983 tutkiakseen vastakiertymän vaikutuksia potkurimeluun ja terän tärinän rasituksiin. Gannet oli erityisen sopiva, koska itsenäisesti käytettävät potkurit tarjosivat vertailun laskurin ja yhden pyörimisen välillä.

Erittäin kevyet sovellukset

Itävaltalainen Sun Flightcraft -yhtiö jakaa Rotax 503- ja 582- moottoreissa käytettävän vastakkain pyörivän vaihdelaatikon ultrakevyillä ja mikrokevyillä lentokoneilla. Coax-P kehittivät Hans Neudorfer sekä NeuraJet ja mahdollistaa powered Hang fluoriluistovoiteiden ja laskuvarjot kehittää 15-20 prosenttia enemmän tehoa ja vähentää vääntöä hetkiä. Valmistaja ilmoittaa myös alentuneesta melutasosta kaksoisvasten pyörivistä potkureista Coax-P-vaihdelaatikkoa käyttäen.

Käytä vedessä

Torpedot , kuten Bliss-Leavitt-torpedo, ovat yleisesti käyttäneet vastakkain pyöriviä potkureita, jotta saadaan suurin mahdollinen nopeus rajoitetulla halkaisijalla, sekä vastustamaan vääntömomenttia, joka muuten saisi aikaan torpedon pyörimisen oman pituusakselinsa ympäri.

Huviveneily: Vuonna 1982 Volvo Penta esitteli DuoProp-tuotemerkin, pyörivän veneen potkurin. Patentoitua laitetta on markkinoitu vuodesta. Kun Volvo Penta -patentit ovat loppuneet, Mercury on myös tuottanut vastaavan tuotteen, MerCruiser Bravo 3.

Kaupalliset alukset: Perinteisissä konejärjestelyissä vastakkaiset pyörivät potkurit ovat harvinaisia ​​kustannusten ja monimutkaisuuden vuoksi.

Vuonna 2004 ABB valmisti tuotetta suuritehoisiin asennuksiin: eteenpäin suuntautuva potkuri on perinteisellä akselilinjalla ja peräpotkuri ABB Azipodissa.

Pienemmillä tehotasoilla vastakkaiset pyörivät mekaaniset atsimuuttipotkurit ovat yksi mahdollisuus, joka on kätevä CRP: lle niiden luontaisen viistehammasrakenteen ansiosta. Rolls-Royce ja Steerprop ovat tarjonneet tuotteistaan ​​CRP-versioita.

Katso myös

Viitteet

Ulkoiset linkit