Wie beschleunigen Propellerblätter, die sich durch Luft drehen, diese, um Schub zu erzeugen?

Dies basiert auf Wikipedia, Propeller Design , aber wie mein Kommentar oben angedeutet hat, ist die Grundidee die eines vertikalen Flügels. Als historische Anmerkung haben die Gebrüder Wright ihren eigenen (den allerersten?) Windkanal geschaffen, um ihre Propellerkonstruktionen zu testen, da nur sehr wenige Daten verfügbar waren und die meisten Messungen, Schätzungen usw., die sie aus anderen Quellen erhielten, vollständig waren falsch.

Propeller ähneln im Flügelquerschnitt einem Flügel mit geringem Luftwiderstand, daher sind sie wie bei einem Flugzeugflügel bei ihrem optimalen Anstellwinkel am effizientesten und können bei anderen Anstellwinkeln ineffizient werden. Ein Verfahren zur Überwindung dieser Einschränkung besteht darin, einen Mechanismus mit variabler Steigung zu verwenden, der es dem Piloten ermöglicht, den Steigungswinkel der Blätter zu ändern, wenn die Triebwerksdrehzahl und die Flugzeuggeschwindigkeit geändert werden. Eine mögliche Gefahr bei diesem Mechanismus besteht darin, dass das Flugzeug ernsthafte Probleme während des Fluges erleiden kann, wenn er versagt.

Ein gut konstruierter Propeller hat typischerweise einen Wirkungsgrad von etwa 80 %, wenn er im besten Regime betrieben wird. Der Wirkungsgrad des Propellers wird durch den Anstellwinkel (α) beeinflusst. Dies ist definiert als α = Φ - θ,[11] wobei θ der Schrägungswinkel (der Winkel zwischen der resultierenden relativen Geschwindigkeit und der Blattrotationsrichtung) und Φ der Blattsteigungswinkel ist. Sehr kleine Steigungs- und Steigungswinkel bieten eine gute Leistung gegen Widerstand, liefern jedoch wenig Schub, während größere Winkel den gegenteiligen Effekt haben. Der beste Steigungswinkel ist, wenn das Blatt als Flügel wirkt und viel mehr Auftrieb als Luftwiderstand erzeugt. Der Anstellwinkel ist bei Propellern ähnlich wie das Vorschubverhältnis.

Eine weitere Überlegung ist die Anzahl und die Form der verwendeten Klingen. Durch Erhöhen des Seitenverhältnisses der Blätter wird der Luftwiderstand verringert, aber die erzeugte Schubkraft hängt von der Blattfläche ab, sodass die Verwendung von Blättern mit hohem Seitenverhältnis zu einem übermäßigen Propellerdurchmesser führen kann. Ein weiterer Ausgleich besteht darin, dass die Verwendung einer kleineren Anzahl von Schaufeln Interferenzeffekte zwischen den Schaufeln verringert, aber eine ausreichende Schaufelfläche zum Übertragen der verfügbaren Leistung innerhalb eines festgelegten Durchmessers bedeutet, dass ein Kompromiss erforderlich ist. Das Erhöhen der Anzahl der Blätter verringert auch den Arbeitsaufwand, den jedes Blatt ausführen muss, wodurch die lokale Machzahl begrenzt wird – eine erhebliche Leistungsgrenze bei Propellern.