Изменение шага складных лопастей
Решил поместить сюда фрагмент из неопубликованной статьи -может, кому-то пригодиться
Разворот лопастей для увеличения шага, хотя и давно применяется в авиации, уступает по эффективности применению оптимизированных для постоянного шага лопастей. Если рассмотреть изменение установочного угла сечения лопасти по размаху, то в самом простом случае угол изменяется по закону:
A = arctg ( H / (2 * p * R) ), где
A – установочный угол;
H – шаг винта (постоянная);
p = 3,1415926;
R – текущий радиус.
Для винта диаметром 16” (406 мм) и шагом 13” (330 мм) углы в сечениях на радиусах 50, 100 и 203 мм равны соответственно 46,4о, 27,7о и 14,5о соответственно. Для шага 16” эти углы составят соответственно 52,3о, 32,9о и 17,5о.
Предположим, мы развернули лопасть на угол 3о, тогда на конце лопасти угол соответствует заданному, на радиусе 100 мм угол меньше требуемого на 2,2о, а на радиусе 50 мм – на 2,9о. Это означает, что нагрузка перераспределится от корня к концам лопастей. А ведь лопасть – это тоже крыло, и для минимизации сопротивления распределение нагрузки по размаху должно стремиться к распределению по эллиптическому закону. Расхождение будет расти по мере увеличения угла разворота лопасти. Все эти рассуждения приведены для самой простой постановки задачи. Современные винты отличаются довольно сложной геометрией. Следовательно, увлекаться увеличением шага не стоит, и я решил ограничиться углом 3о. Но как осуществить это на практике?
Первый, самый простой вариант, модифицировать ступицу, развернув отверстия осей лопастей. Но при этом лопасти будут складываться назад уже не «по потоку» (угол между лопастями 6о). Это и некрасиво, и лишнее сопротивление в безмоторном полете.
Второй вариант – изготовить проставку между ступицей и лопастью. В этом случае появляется возможность подобрать оптимальный угол, если сделать проставку регулируемой. Но, потратив некоторое время на прорисовки, убедился в том, что длина проставки – не менее 10-15 мм. Это и лишняя масса, и работа лопасти в неоптимальном режиме (геометрия не будет соответствовать новому диаметру винта).
Оставалось одно, каким-то образом изменить угол наклона отверстий в комлях лопастей. Это возможно, если рассверлить их сверлом большего диаметра под углом. После прикидок на свет появилась следующая схема.
На схеме показано сечение комля лопасти, красным отмечен материал, подлежащий удалению. Помимо доработки лопастей, потребуется изготовить новые оси по приведенному чертежу, и доработать для них ступицу.
Самое трудное – доработка лопастей, тем более, что второго комплекта нет. Большинство знакомых скептически оценивало шансы на успех: необходимо сделать идентичные отверстия в двух лопастях, а сверло неминуемо будет уводить вбок. Но задачу облегчало то, что лопасти Graupner не имели дюралевых втулок, как у лопастей Robbe, а снять нужно было всего по полмиллиметра. Обеспечить требуемую точность удалось, изготовив специальное приспособление – кондуктор.
Вначале была обработана клиновидная деталь 1 – именно она задает угол 3о. Просверлив на станке вертикальное отверстие диаметром 3,5 мм в 4…5 мм от края, переворачиваем деталь и собираем пакет из трех пластин (детали 2 и 3 – оргстекло толщиной 8…9 мм). Просверлив отверстия под крепежные винты М4, стягиваем ими пакет и сверлим отверстия для двух центрирующих шпилек. После установки шпилек с помощью ручных тисков и сверла 3,5 аккуратно сверлим пакет насквозь через отверстие в детали 1. Теперь можно удалить деталь 2, и кондуктор готов.
Очень ответственная операция – зажать в кондукторе лопасть так, чтобы сверло прошло в соответствии со схемой. Оказалось, что это не так уж сложно. Нужно перед закреплением лопасти отцентрировать ее с помощью винта М3. Сверлить нужно с помощью ручных тисков, никуда не торопясь, с небольшим усилием, чтобы не сдвинуть лопасть. Для обработки плоскостей, примыкающих к вилке ступицы винта, удобно воспользоваться вторым «приспособлением» - сверлом 3,5, вставленным в пластину (деталь 2). Сверло используем как оправку: надеваем на него лопасть и обрабатываем комель надфилем, ориентируясь по прилеганию к пластине.
Эта методика полезна при подборе винта, когда фирменных лопастей недостаточно.
Не лучше ли будет изготовить втулку с заданным углом и рассверлив лопасть её запрессовать?
Мне достались лопасти из углепластика с небольшим комлем. Я решил не ослаблять комель, тем более что изготовить такую втулку не мог (не было доступа к станку с делительной головкой-угломером), да и при вклейке возможны перекосы. А так да, можно не делать новые оси.
Между прочим, тут навели на мысль, что неплохо бы иметь складные лопасти с осью-шарниром в комле для подстройки шага.
Факт, без станка - нечего дёргатся 😃