Welche anderen Vorteile bietet Ihnen eine verstellbare Stütze?

Es ist nicht nur die Betriebsdrehzahl, die relevant ist. Es ist auch die Steigung der Klingen.

Wenn die Steigung Ihrer Propellerblätter für die Start-/Steigleistung optimiert ist, wird sie bei hohen tatsächlichen Fluggeschwindigkeiten aerodynamisch ineffizient sein, wie wenn Sie kleine Schritte auf einem Laufband machen, das sehr schnell läuft. (Es funktioniert, aber es verschwendet Energie.)

Das Gegenteil ist ebenso wahr. Wenn Sie eine „Cruise“-Stütze in Ihrem Flugzeug haben, wird sie beim Start schlecht funktionieren, wenn die Fluggeschwindigkeit langsam ist, wie große Schritte auf einem Laufband zu machen, das sich kaum bewegt.

Wenn Sie Ihre Körpermechanik optimieren möchten, ändern Sie Ihre Gangart basierend auf der Geschwindigkeit, die Sie benötigen, um keine Energie zu verschwenden. Wenn Sie einen Propeller optimieren möchten, ändern Sie seine Steigung basierend auf der Geschwindigkeit der Luft, die in ihn eintritt, damit Sie keine Energie verschwenden.

Neben den bereits in den anderen Antworten erwähnten aerodynamischen Vorteilen (sowohl Motor als auch Propeller können für beste Effizienz mit ihrer optimalen Drehzahl laufen) gibt es einen wichtigen Sicherheitsvorteil: Ein Propeller mit variabler Steigung kann so gefiedert werden , dass sein Luftwiderstand nach einem Motorausfall ist minimiert. Dies ist für viele mehrmotorige Flugzeuge entscheidend, um nach einem Triebwerksausfall steuerbar zu bleiben.

Bei vielen Verstellpropellern kann die Blattsteigung bis zu dem Punkt erhöht werden, an dem die Sehnenlinie des Blattes ungefähr parallel zum ankommenden Luftstrom verläuft. Dieser Vorgang wird als Federn bezeichnet.

Das Federn des Propellers während des Fluges bei einem ausgefallenen oder absichtlich abgeschalteten Triebwerk reduziert den Luftwiderstand, der bei jeder anderen Blattsteigung auftreten würde, erheblich. Bei einem einmotorigen Flugzeug wie einem Motorsegler führt das Segeln des Propellers bei abgeschaltetem Motor zu einer erheblichen Erhöhung der Gleitstrecke. Bei einem mehrmotorigen Flugzeug führt das Federn des Propellers eines ausgefallenen Triebwerks sowohl zu einer Verringerung des Luftwiderstands als auch zu einer Verringerung des nachteiligen Gierens, wodurch die Handhabungseigenschaften bei ausgeschaltetem Triebwerk und die Flugleistung des Flugzeugs bei ausgeschaltetem Triebwerk erheblich verbessert werden.

^{( SKYbrary - Federung )}

Siehe auch: Was bedeutet Feathering und wie funktioniert es technisch?

Der Vergleich mit einem Autogetriebe ist unglücklich und führt zu Missverständnissen...

Bei den für den Start typischen kleinen Fluggeschwindigkeiten ist auch die Anströmung an der Rotorebene gering, und der Propeller benötigt eine geringe Steigung, um bei maximaler Motordrehzahl viel Schub zu erzeugen, wobei die Blätter im Anstellwinkel arbeiten beste L/D.

Aber im Reiseflug gibt es einen wichtigen Zufluss in der Ebene der Propellerscheibe, dieser Zufluss verringert den Anstellwinkel, und unter diesen Bedingungen kann der Propeller bei maximaler Motordrehzahl (dh mit arbeitenden Blättern) genügend Schub liefern beim Anstellwinkel für bestes L/D) nur dann, wenn die Tonhöhe wesentlich höher ist als beim Start ...

Das ist der Grund für die verstellbare Stütze ...

Propeller werden effektiver, je schneller sie sich drehen. Der begrenzende Faktor ist die Geschwindigkeit der Blattspitze, die Unterschall bleiben muss. Ein Propeller einer bestimmten Größe bietet also maximalen Schub, wenn seine Drehzahl eine Blattspitzengeschwindigkeit von etwa Mach 0,8 ergibt.

Besonders beim Start und für maximale Geschwindigkeit wird maximaler Schub benötigt. Wenn das Flugzeug auf dem Boden steht, dreht sich der Propeller vollständig seitwärts, aber wenn er schnell ist, muss er einem viel abgewinkelteren Spiralpfad durch die entgegenkommende Luft folgen. Diese variierenden Bedingungen können nur durch Variieren der Blattsteigung erfüllt werden.

Reverse Pitch - Rückwärtsschub

Wenn der Neigungswinkel negativ (umgekehrt) ist, wird eine gewisse Schubkraft in die entgegengesetzte Richtung als normal erzeugt. Dies kann nützlich sein, um den Bremsweg bei der Landung zu verbessern und sogar rückwärts zu rollen. https://www.skybrary.aero/index.php/Reverse_Pitch#:~:text=When%20installed%2C%20reverse%20pitch%20is,of%20motion%20of%20the%20aircraft .

Nullsteigung - Leerlauf

Irgendwo um einen Steigungswinkel von Null herum wird der Nettoschub Null (vorwärts oder rückwärts). An diesem Punkt wird die aerodynamische Belastung der Stütze minimiert. Dies entfernt unerwünschten Schub, wenn wir auf der Landebahn stillstehen wollen, und minimiert den Kraftstoffverbrauch im Leerlauf.

Propellereffizienz mit Steigung, entnommen aus Aerodynamics for Naval Aviators, HHHurt, 1965

Propeller mit fester Steigung müssen für eine bestimmte Fluggeschwindigkeit ausgelegt werden, was ausnahmslos ein Kompromiss zwischen Start- und Reiseflugleistung wäre. Durch Variieren der Propellersteigung können wir die Propellerblätter in unterschiedlichen Anstellwinkeln laufen lassen, und wir verlangsamen die Blattspitzen, um ihre relative Geschwindigkeit (Summe aus Freistrahl- und Tangentialgeschwindigkeit) konstant zu halten. Somit können wir den Propeller bei allen Fluggeschwindigkeiten mit einem ähnlichen Wirkungsgrad betreiben.

Das Laufenlassen der Blätter in bestimmten Anstellwinkeln ist nicht so einfach, wie es sich anhört. Bei unterschiedlichen Tangentialgeschwindigkeiten entlang des Radius des Propellers ergeben die Freistrahl- und Tangentialgeschwindigkeiten unterschiedliche Strömungswinkel (am höchsten an der Nabe, am geringsten an der Spitze). Um überall auf dem Blatt den gleichen Anstellwinkel zu erreichen, müssen wir dann das Blatt verdrehen, aber da wir die Verdrehung im Flug nicht ändern können, können wir nur für einen Flugzustand optimieren und uns mit einem Kompromiss begnügen.

Verdrehung der Propellerblätter. Propeller ist in diesem Bild gefedert, Propeller dreht sich aus der Perspektive des Piloten gegen den Uhrzeigersinn (dieses Blatt bewegt sich nach unten).

Ein weiterer Aspekt betrifft die Leistung des Motors. Hubkolbenmotoren hatten erst vor kurzem elektronische Kraftstoffeinspritzsysteme, daher sind die meisten Flugmotoren auf eine Drossel angewiesen, die den Luftstrom zum Motor einschränkt, um die Leistung anzupassen. Den Motor mit Teillast mit Drosselklappe laufen zu lassen, ist ziemlich ineffizient, da der Motor aktiv Kraft aufwendet, um Luft durch die Drosselklappe zu saugen (deshalb haben neuere Automotoren variable Ventilsteuerung und Zylinderabschaltung und so weiter, um die Motorleistung anzupassen ohne es zu ersticken). Indem wir den Motor mit einer Drehzahl laufen lassen, die niedriger ist als dort, wo er die maximale Leistung erzeugt, können wir den Motor bei einer höheren Gaseinstellung (idealerweise Vollgas) mit der gleichen Leistung laufen lassen.

Porsche 930 Leistungsprüfstand. Eine Erhöhung der Blattsteigung reduziert die Drehzahl und verschiebt die Leistung (roter Graph) auf die linke Seite des Graphen, was weniger Leistung bei Vollgas bedeutet.

Der Motor des Porsche 930 wurde von Mooney als Flugmotor mit einem Untersetzungsgetriebe von 0,442: 1 verwendet.