Warum ändert sich die Drehzahl eines Festpropellers mit der Steigung eines Flugzeugs?

Die treibende Variable ist hier die Fluggeschwindigkeit, nicht die Nicklage an sich. Ihr Flugzeug fliegt natürlich schneller, wenn Sie den Steuerknüppel nach vorne bewegen und den Anstellwinkel des Flügels verringern, und dies ändert die Propellerdrehzahl.

Ihre Neigungseingabe ändert den Anstellwinkel des Flügels, was zu einer Änderung der Fluggeschwindigkeit führt. Selbst bei ausgeschaltetem Motor würde das Flugzeug mit dem Steuerknüppel nach vorne mit einer höheren Fluggeschwindigkeit fliegen (gleiten) als mit dem Steuerknüppel nach achtern. Und für eine gegebene Drosselklappenstellung dreht sich ein Festpropeller bei einer hohen Fluggeschwindigkeit schneller als bei einer niedrigen Fluggeschwindigkeit.

Genauso wie eine Windkraftanlage.

Ihr Tachometer kann als Fahrtmesser verwendet werden.

Der Schlüsselfaktor ist die Geschwindigkeit der Luft, die durch die Propellerscheibe strömt – bei einem Propeller mit fester Steigung stellt dies jeden Effekt im Zusammenhang mit der Luftmenge, die in den Motor gedrückt wird, in den Schatten.

Und ja, dieser Effekt lässt sich mit dem Anstellwinkel der Propellerblätter erklären. Durch Erhöhen der Fluggeschwindigkeit wird der Anstellwinkel der Propellerblätter verringert, sie "entladen" oder in extremen Fällen einer negativen Belastung ausgesetzt, sodass die Stütze den Motor antreibt und nicht umgekehrt.

Bei einem schnellen Tauchgang mit niedriger Leistungseinstellung bewegt der Wind (Luftstrom) die Stütze, nicht umgekehrt, und Sie würden mehr Fluggeschwindigkeit aufnehmen, wenn die Stütze abfallen würde. Aber auch bei niedriger Fluggeschwindigkeit und höherer Leistungseinstellung hat die Geschwindigkeit des entgegenkommenden Luftstroms einen großen Einfluss auf die Rotationsgeschwindigkeit des Propellers.

Denn die Fluggeschwindigkeit beeinflusst den effektiven Anstellwinkel Ihrer Propellerblätter.

Überlegen Sie, was passiert, wenn Sie diesen Propeller aus einem stabilen Reiseflugzustand in einen Tauchgang bringen. Bei einem Tauchgang nimmt der ankommende Luftstrom zu, sodass ein Propeller mit fester geometrischer Steigung einen kleineren effektiven Anstellwinkel hat . Es erzeugt dann weniger Auftrieb und Widerstand und benötigt daher weniger Drehmoment zum Drehen.

Betrachten Sie dieses Paint.exe-Wunder:

Eine zunehmende Vorwärtsgeschwindigkeitskomponente neigt dazu, den Luftstrom mit dem Propellerblatt auszurichten, wodurch sein Anstellwinkel verringert wird.

Da die Drehzahl der Propeller-Motor-Kombination dort stabilisiert ist, wo die Drehmomentausgabe des Motors gleich dem Drehmomentbedarf des Propellers ist, steigt die Drehzahl auf das neue Gleichgewicht an.

Weil sich Ihre hydrostatische Belastung geändert hat

Die Drehzahl änderte sich sofort, weil sich die hydrostatische Belastung Ihrer Stütze änderte. Denn Luft ist eine Flüssigkeit . Tatsächlich ist Ihre Stütze eine Flüssigkeitskupplung.

Ein Beispiel für "keine Flüssigkeit" ist ein Motor, der auf Zahnräder einer Zahnradbahn ausgerichtet ist. Eine Drehzahländerung muss mit einer Geschwindigkeitsänderung übereinstimmen. Nicht hier.

Vergleichen Sie es mit dem Drehmomentwandler Ihres Automatikgetriebes – der im normalen Leben am häufigsten verwendeten Flüssigkeitskupplung. Es hat absichtlich "Schlupf", damit der Motor bei 600 U / min im Leerlauf laufen kann, während das Auto steht. Dieser Schlupf variiert je nach Motorkraft: Wenn Sie auf das Gaspedal treten, dreht der Motor im Stillstand höher . Bei einem leichten Gefälle rutscht es weniger und bei einem steilen Gefälle kann es den Motor sogar schieben (Windmühle?)*.

Es besteht eine Beziehung zwischen Drosselklappenstellung, Motordrehzahl und hydrostatischer Last (Widerstand).

Ihr Propeller ist die Motorseite eines Drehmomentwandlers.

Wenn Sie nach unten neigen, ändern Sie den induzierten Widerstand, dh der Luftstrom widersteht weniger . Sie haben sofort die hydrostatische Last von der Stütze entfernt, sodass die Motordrehzahl sofort ansteigt.

Anders ausgedrückt, bei jeder gegebenen Höhe, Gewicht, Neigung und Drosselklappenstellung wird das Flugzeug versuchen, sich bei einer bestimmten Drehzahl und Fluggeschwindigkeit "auszubalancieren". Aber es wird nicht sofort dort ankommen . Sie können den Neigungswinkel sehr schnell ändern, aber es dauert eine Weile, bis sich die Fluggeschwindigkeit ändert.

In dem Moment, in dem Sie nach unten geneigt sind und keine Fluggeschwindigkeit erreicht haben, leistet die Luft weniger Widerstand (weil das Flugzeug von selbst nach unten gehen möchte, wie wenn Sie mit einem Fahrrad einen Hügel hinunterfahren) ... also muss die Drehzahl steigen .

Auch hier ist Luft keine Zahnradbahn.

* Sie können jedoch kein Auto mit Automatikgetriebe "windmühlenartig" starten. Das liegt daran, dass die Gänge hydraulisch von einer motorseitigen Pumpe eingelegt werden...