Warum sinkt bei einem Propeller mit konstanter Drehzahl die Drehzahl mit zunehmender Propellersteigung?

Die Propellerblätter haben zwar den geringsten Widerstand, wenn sie auf den einströmenden Luftstrom ausgerichtet sind, jedoch ist der einströmende Luftstrom nicht der Freistrom im Unendlichen, sondern die Vektorsumme der Freistromgeschwindigkeit$V$und Rotationsgeschwindigkeit des Propellerblattes$\omega \cdot r$.

Im Bild ist der lokale Anstellwinkel als angegeben$\alpha$. Eine Erhöhung der Blattsteigung führt zu einer Erhöhung$\alpha$, was bedeutet, dass mehr Luft nach hinten beschleunigt wird: mehr Schub geliefert und mehr Drehmoment erforderlich.

Koyovis hat es mit Mathematik und coolen Diagrammen erklärt, hier ist meine Laienversion, falls es hilft.

Sie verwechseln den Flugzeugwiderstand mit dem Luftwiderstand der Stütze. Da die Stütze angetrieben wird, erzeugt sie in Bezug auf das Flugzeug typischerweise Schub und keinen Luftwiderstand. Es erzeugt nur einen Nettowiderstand, wenn es windmilling ist (das heißt mehr durch den Luftstrom als durch das Triebwerk gedreht wird) - weshalb Sie die Stütze an einem toten Triebwerk in einem mehrmotorigen Flugzeug federn würden.

Jedes Propellerblatt erzeugt jedoch einen Widerstand in der Richtung, in der es sich bewegt (dh seitwärts), um einen Auftrieb in die Richtung zu erzeugen, in die sich das Flugzeug bewegt (dh Schub) - und gegen diesen Widerstand kämpft der Motor. Eine Erhöhung der Tonhöhe macht es schwieriger, das Ding durch die Luft zu schlagen (erzeugt aber auch mehr Schub), wodurch die Motordrehzahl sinkt.

Dies basiert auf einer anderen Antwort, die ich geschrieben habe:

(Eigene Arbeit)

Wenn sich das Flugzeug nach vorne bewegt und das Blatt nach unten bewegt, erhält die Stütze einen neuen Geschwindigkeitsvektor, der oben in Rot dargestellt ist. Die relative Luft(geschwindigkeit) kommt immer noch von vorne – aber das betrifft jetzt nicht mehr den Propeller, da er einen eigenen Geschwindigkeitsvektor hat.

Wie Sie sehen können, ändert sich, wenn die Drehzahl konstant bleibt (Pfeil nach unten) und das Flugzeug schneller fliegt, auch der Anstellwinkel des Propellers (verringern). (Vorausgesetzt, dass der Prop-Pitch-Regler seinen Eingang nicht ändert, oder im Fall einer Prop mit fester Steigung.)