Wie berechnet man Propellerparameter mit variabler Steigung?

Es gibt ein paar Schlüsselparameter bei der Propellerkonstruktion, die wichtigsten sind die Antriebsleistung des Propellers und der Schub, den der Propeller liefert.

Ein Blattelement eines Propellers sieht aus wie die obige Abbildung von E. Torenbeek, Synthesis Of Subsonic Aircraft Design, die die charakteristischen Winkel zeigt:

• Der Winkel zwischen Blattsehne und Propellerebene ist die geometrische Steigung (Blattwinkel$\beta$)

• Anstellwinkel des Klingenelements$\alpha = \beta - \Phi$

• Der effektive Steigungswinkel ist$\Phi = arctan (V / \omega*r)$. Diese wird oft relativ zur Drehzahl angegeben$n$= Umdrehungen pro Sekunde des Propellers und der Propellerdurchmesser R:

  $$\Phi = arctan \frac {V}{n \cdot D } * \frac{1}{\pi \cdot r / R}$$

Das Vorschubverhältnis J des Propellers ist

$$J = \frac {V}{n \cdot D}$$

Die induzierte Geschwindigkeit sollte über die Klinge konstant sein, was dies impliziert$\beta$nimmt mit zunehmendem r linear ab: die Propellerblattverdrehung. Da sich die Verdrehung linear ändert, kann ein Punkt auf der Klinge als repräsentative Klinge genommen werden$\beta$, und dies wird normalerweise entweder bei 70 % oder 75 % des radialen Abstands genommen.

Es kann gezeigt werden, dass für eine gegebene Blattgeometrie die Leistungs- und Schubkoeffizienten$C_P$Und$C_T$des Propellers werden nur durch J und bestimmt$\beta_{0.75}$. Wenn die Spitzengeschwindigkeit unter der Schallgeschwindigkeit liegt und die Schaufeln nicht blockiert sind, sind die Mach- und Reynolds-Zahl-Effekte vernachlässigbar.

$$C_P = \frac {P}{\rho \cdot n^3 \cdot D^5}$$ $$C_T = \frac {T}{\rho \cdot n^2 \cdot D^4}$$

Wir können jetzt nach oben schauen$C_P$als Funktion von J in beispielsweise NACA-Berichten vom NACA-Server (siehe NACA WR 286). Leider sind diese Diagramme nicht in metrischen Einheiten angegeben und müssten daher umgerechnet werden. Aber es gibt noch viele andere Quellen, wie z. B. unter einer Frage in diesem Forum .

In Bezug auf die Profile: Das Propellerdesign ist ziemlich spezialisiert, aber altmodische NACA-Profile werden immer noch in Hubschrauberblättern sowohl für den Hauptrotor als auch für den Heckrotor verwendet. Für ein symmetrisches Profil wäre NACA 0012 eine repräsentative Wahl, die wiederum vom NASA-Berichtsserver verfügbar ist, zum Beispiel NACA TN 4357. Eine Google-Suche nach NACA 0012-Daten ergibt viele Treffer. Ein Nachschlagewerk dazu ist Theory Of Wing Sections von Abbott & Von Doenhoff.

Für die Sehnenlänge können Sie sich vorhandene Propellerdesigns und deren Seitenverhältnis (Propellerradius/durchschnittliche Sehne) ansehen. Sie könnten mit einem Wert von 15 -20 beginnen.

In Torenbeeks Buch, auf das oben verwiesen wird, finden Sie einige weitere Informationen zum Propellerdesign für die Vorentwurfsphase, in der Sie sich befinden, einschließlich des Designs für Propeller mit variablem Einfall.