Винт

Поступательная скорость самолета обеспечивается тягой винта. Именно эта тяга преодолевает лобовое сопротивление (сопротивление воздуха), действующее в направлении, обратном пути полета. Винт состоит из двух или трех лопастей, в зависимости от типа мотора и самолета, на которых он должен работать. Профиль каждой лопасти винта подобен профилю крыла самолета; таким образом, винт пред­ставляет собой крыло, которому мотор придает вращательное дви­жение. Лопасти винта расположены под углом, образуемым лопа­стями и воображаемой плоскостью, перпендикулярной валу мотора. Этот угол больше всего около втулки винта и постепенно умень­шается по направлению к концу лопасти (рис. 128). Угол при сечении 1 больше, чем угол при сечении 2. Угол при сечении 2 больше, чем угол при сечении 3.

Когда воздушный винт вращается мотором, он врезается в воз­дух и действует точно так же, как винт, ввинчиваемый в более плот­ную среду. При каждом обороте винта его наклонные лопасти рас­секают воздух, развивая силу, которую мы называем тягой; резуль­татом ее является поступательное движение на определенное рас­стояние, зависящее от угла установки лопастей и от диаметра винта. Если винт вращается в прочной среде, как, например, винт, ввин­чиваемый в дерево, то он действует без скольжения, и расстояние, пройденное за один оборот винта, будет равно теоретическому шагу винта. Но поскольку винт вращается в воздухе, имеется некоторое скольжение, а потому действительно пройденное расстояние меньше теоретического шага винта. Как видно из рис. 128, если бы не было скольжения, винт за один оборот мог бы пройти от точки А до точки С, но так как исключить скольжение нельзя, то истинный шаг винта, называемый поступью, будет от точки А до точки В. За два обо­рота винт пройдет расстояние А —В. Это скольжение является теоретическим скольжением, т. е. имеет место, когда винт рабо­тает наилучшим образом: лопасти рассекают воздух под таким небольшим углом, что при минимальном лобовом сопротивлении получается максимальный шаг. Чем меньше теоретическое сколь­жение, тем выше коэфициент полезного действия винта. В совре­менной практике во время полета самолета величина скольжения во многих случаях будет зависеть от того, насколько вы сможете предвидеть, что будет причиной большого скольжения. Как вы увидите далее, если самолет направлен вверх под углом, большим, чем он может взять, то создается очень большое скольжение с со­ответствующей потерей мощности и нежелательным уменьшением скорости самолета.

Чтобы понять работу винта, что интересно само по себе, я попрошу вас представить себе следующее.

Теоретическое расстояние, которое винт проходит за один оборот, называется теоретическим шагом. На рис. 129 вы можете видеть, что теоретический шаг изменяется в зависимости от угла и диаметра лопастей, как сказано выше. Винт, имеющий диаметр 3 ж, с лопа­стями, поставленными под углом 20°, пройдет за один оборот около 198 см (А—В), при других же углах — расстояния А—С и А—[) ■

Рис. 130. На рисунке самолет заторможен в положении /, но предполагается, что мотор работает на полном газу. Винт увле­кает большое количество воздуха, отбрасывая его назад. Частицы воздуха, проходя мимо лопастей винта, стремятся двигаться в напра­влении, указанном на рис. 130. Когда самолет стоит на месте, его вращающийся винт встречается с воздухом под максимальным углом атаки, который резко разнится от самого выгодного угла. Когда самолет набирает скорость на земле до взлета (II) и его лопасти врезаются в воздух, отбрасывание воздуха назад уменьшается, и угол, под которым лопасти встречаются с воздухом, тоже уменьшается. Во время подъема (III) поступательная скорость самолета боль­ше, чем скорость до взлета (II). Поэтому лопасти винта встре­чаются с воздухом под меньшим углом атаки, и если затем самолет летит на большой скорости, то этот угол доходит до минимума или приближается к наиболее выгодному углу атаки винта, причем частицы воздуха проходят мимо лопастей винта в направлении, показанном под цифрой IV. Теория винта весьма сложна, и наглядный рисунок может оказаться весьма полезным для ее уяснения.

Рис. 131. Винтом с постоянным шагом называется винт, лопасти которого закреплены под определенным углом; винтом именно этого типа мы и будем пользоваться на данном этапе вашей подготовки.

Работа, выполняемая винтом, измеряется умножением его тяги на число метров, пройденных самолетом в секунду. Таким образом, если самолет двигается со скоростью 60 ж/сек (что составляет около 215 кмічас) и тяга винта на этой скорости равна 400 кг, работа винта в килограммометрах будет равна 24 000. Если мы разделим 24 000 на 75, то получим полезную мощность винта в лошадиных силах. В приведенном случае эта мощность равняется, примерно, 320 л. с. Ввиду того что нормальный коэфициент полезного действия винта равен приблизительно 80%, мотор должен передавать на винт около 400 л. с.

Нормальное скольжение винта, которое мы условно приняли за 20%, остается неизменным только при определенной скорости полета. На рисунке самолет в положении А при полете на крей­серской скорости имеет нормальное скольжение винта. На пологом подъеме, который показан на рисунке под буквой В, скольжение останется нормальным, если мы слегка увеличим мощность мотора. В положении С приходится для сохранения нормального сколь­жения винта снова увеличить мощность мотора. С другой стороны, если самолету придется совершать подъем под более крутым углом, как это показано под буквой 1), и в этот момент дроссель мотора будет широко открыт (а это означает, что дальнейшее увеличение мощности мотора невозможно), то скорость подъема будет меньшей, чем в случае, показанном под буквой С, так как в положении В скольжение винта увеличится до 30%. Под буквой Е показан само­лет, летящий под чрезвычайно большим углом, но уже не углом подъ­ема, а утлом относительно земли, так как в этом положении самолет прекратил подъем и на мгновение теряет всю свою поступательную скорость и устойчивость.