Nehmen wir an, ich brauche 1000 N Schub für ein bestimmtes Flugzeug und eine bestimmte Fluggeschwindigkeit. Ich habe einen Festpropeller mit einer bestimmten Form und damit gegebener Leistung zur Verfügung, um Verhältniskurven voranzutreiben. Nehmen wir an, der Propellerdurchmesser beträgt 2 m.
Was würde nun bestimmen, ob dies der beste Durchmesser für die vorliegende Anwendung ist? Was wäre, wenn die Klingenformen auf 4 m skaliert würden? Wäre dies nicht im Allgemeinen besser für die Effizienz, da die Drehzahl abnehmen würde und die erforderliche Luftbeschleunigung geringer wäre? Abgesehen von praktischen Faktoren wie Freiräumen, Stabilität usw., welche aerodynamischen Gründe sprechen dafür, den Durchmesser ab einem bestimmten Wert nicht mehr zu vergrößern?
Beginnen wir noch einmal mit den Grundlagen.
Bei jeder Anwendung müssen die Propellerspitzen auf Unterschall gehalten werden, da sonst die Antriebseffizienz leidet und die Geräuschentwicklung extrem wird. Daher gibt es für jeden gegebenen Propellerdurchmesser einen mit der Schallgrenze verbundenen Drehzahlwert, der nicht überschritten werden darf: Große Propeller müssen langsamer drehen, kleinere können schneller drehen.
(Die Stützendurchmesser werden auch durch Überlegungen zur Bodenfreiheit begrenzt, aber bei kleinen Flugzeugen wie einer Cessna 172 oder einer Cherokee 160 kann die Notwendigkeit, die Stützenspitzen aus dem Gras zu halten, leicht berücksichtigt werden.)
Als nächstes müssen Sie den Propeller mit dem besten Leistungsarbeitspunkt des Motors abgleichen, der ihn dreht. Bei 4-Takt-Benzinmotoren typischer Bauart liegt dies bei etwa 2500 U/min, bei denen der Motor etwa eine halbe PS pro Kubikzoll Hubraum erzeugt. Sie wählen dann den maximal zulässigen Propellerdurchmesser, um die Spitzen bei 2500 U / min im Unterschallbereich zu halten.
Als nächstes nehmen Sie die minimale Anzahl von Schaufeln für einen Start (2) und wählen den Steigungswinkel bei diesem Durchmesser, der die volle Leistung des Motors bei 2500 U / min aufnimmt. Wenn zwei Klingen den Motor nicht ausreichend belasten, um ihn bei Vollgas bei 2500 U / min zu halten, fügen Sie eine weitere Klinge hinzu und wiederholen den Vorgang.
Für Motoren mit weniger als etwa 180 PS ist die richtige Antwort ein Zweiblattpropeller mit fester Steigung. Für größere Motoren ist im Allgemeinen ein Zwei- oder Dreiblattpropeller mit variabler Steigung die richtige Antwort.
Eine Möglichkeit, die Schallgrenze zu überschreiten und gleichzeitig mehr Leistung aus dem Motor herauszuholen, besteht darin, den Motor herunterzuschalten, damit er sich schneller dreht und dadurch mehr Leistung erzeugt, während die Propellerspitzen immer noch im Unterschallbereich bleiben. Dadurch können Sie auch die Geschwindigkeit der Propellerspitze weiter reduzieren und sich für einen Propeller mit größerem Durchmesser entscheiden, wenn Sie die Bodenfreiheit zur Verfügung haben, was im Allgemeinen aerodynamisch effizienter ist als ein kleinerer – aber ein schnellerer Motorlauf verkürzt seine Lebensdauer und die Kosten Der Umbau eines Getriebemotors muss die Kosten für den Umbau des Getriebes selbst beinhalten.
Für Leichtflugzeuge der Eigenbauklasse oder für Ultraleichtflugzeuge ist eine kostengünstigere Alternative zum Getriebemotor ein Gummiriemen-Untersetzungsantrieb. Dadurch können Sie leichtere und einfachere 2-Takt-Motoren verwenden, die einen besten Leistungspunkt von etwa 4500 U / min haben und dennoch die Propellerspitzen im Unterschallbereich halten.
Für Motoren mit weniger als etwa 180 PS ist die richtige Antwort ein Zweiblattpropeller mit fester Steigung.
Es gibt viele Flugzeuge mit 180-PS-Motoren (z. B. Lycoming O-360) mit konstantem Geschwindigkeitsprop. Die Geschwindigkeit der Redline-Stütze scheint so eingestellt zu sein, dass die Spitzen nicht in den Unterschallbereich gehen, daher wäre die Stützenlänge ebenfalls ein Faktor. Ich kenne die Mathematik nicht, aber die Gesamtfläche der Stütze muss so bemessen sein, dass sie die Motorleistung absorbiert. Eine kürzere Länge, um aus dem Gras herauszuhalten, würde also eine breitere Klinge erfordern.
Ich vermute, die „richtige Antwort“ basierte auch auf einem Preispunkt, den der Flugzeughersteller zu erreichen versuchte. Die Kosten für eine feste Steigung sind viel geringer als die Kombination aus Blättern mit konstanter Geschwindigkeit, Nabe, Spinner unterschiedlicher Größe, Regler, Steuerkabel, Manometer und natürlich einem Motor, der Öldruck für öldruckgesteuerte Propeller liefern kann.
blöd
niels nielsen