Smiglo – nierozumiana istota

[mr.jaro]

Ponizej krotkie streszczenie wycinka artykulu Klausa J. Schulte (K.L.S. Publishing) na temat warunkow pracy smigla o niezmiennym kacie nastawienia lopat (wiekszosc smigiel modelarskich). Wedlug autora artykulu, zamieszczone tam rysunki pochodza od Marka Dreli. Ja nabazgrolilem na nich jedynie dla latwiejszego zobrazowania istoty rzeczy czerwononiebieskie strzalki.

Zakladam, ze ow artykul nie jest wolny od pewnych uproszczen, ale moim zdaniem w latwy sposob wyjasnia istote rzeczy.

 

 

Wektor W strugi powietrza oplywajacej profile lopaty smigla posiada skladowa Wa rownolegla i przeciwnie skierowana do kierunku lotu oraz skladowa Wt lezaca w plaszczyznie i przeciwnie skierowana do kierunku obrotu smigla.

 

 

Stan statycznych warunkow pracy smigla dobrze uwidacznia ponizszy obrazek, gdzie sila nosna lopaty smigla reprezentujaca (w projekcji na kierunek lotu) ciag smigla oznaczona jest strzalka niebieska, a opor strzalka czerwona.

 

 

W warunkach statycznych, a wiec dla predkosci V=0, lopata smigla pracuje pod duzym katem natarcia w stosunku do strugi powietrza, wiec ciag osiaga niewielka wartosc, podczas gdy opor jest znaczny. W takiej sytuacji bardzo czesto nawet profile lopaty smigla znajdujace sie w niewielkich odleglosciach od piasty wykazuja tak duzy kat natarcia, ze pracuja w warunkach „Stall“, czyli oderwania strug. Bywa nawet, ze opor jest na tyle duzy, iz smiglo nie jest w stanie osiagnac maksymalnego momentu obrotowego, a tym samym nominalnej predkosci obrotowej, dla jakiej zostalo zaprojektowane.

 

 

Natomiast w warunkach lotu, a wiec dla V>0, lopata smigla pracuje pod niewielkim katem natarcia w stosunku do strugi powietrza. Stad wynika, ze im wieksza predkosc lotu, tym wiekszy jest wektor ciagu, a opor mniejszy. Stosunek ciagu do oporu rosnie wiec wraz ze wzrostem predkosci, az do chwili osiagniecia przez smiglo optymalnyh warunkow pracy, dla ktorych bylo zaprojektowane. Stan ten ukazuje ponizszy rysunek:

 

Po przekroczeniu przewidzianej dla danego smigla optymalnej predkosci lotu, kat natarcia strug powietrza wzgledem profilu lopaty nadal maleje. Wowczas moze sie zdarzyc, ze profile lopaty najbardziej oddalone od piasty oplywane sa przez strugi powietrza pod katem ujemnym, co zaleznie od zastosowanego profilu lopaty moze na jej koncowce doprowadzic do calkowitego zaniku Wektora ciagu lub nawet zmiany jego kierunku.

 

A wplyw predkosci obrotowej smigla na powyzsze zaleznosci jest taki, ze jej wzrost powoduje wzrost wartosci wektora skladowej w plaszczyznie obrotu smigla, a tym samym wzrost kata nachylenia strugi powietrza α wzgledem profilu lopaty. Jesli wiec smiglo nie zostalo optymalnie dobrane do zalozonych warunkow lotu, moze to z jednej strony prowadzic do pracy zespolu napedowego przy zbyt duzej predkosci obrotowej, albo w przeciwnym wypadku, do przeciazenia zespolu napedowego, ktory nie bedzie w stanie podolac oporom wynikajacym ze zwiekszonego skoku lopatki smigla.

 

Warunki pracy smigla, a przez to takze innych komponentow napedu na stanowisku stacjonarnym znacznie sie roznia od warunkow pracy podczas lotu.  Dlatego dobor smigla lub porownanie roznych smigiel (czesto o znacznie odmiennej geometrii i wlasciwosciach) oraz zwiazanych z tym innych komponentow napedu jedynie na podstawie pomiaru ciagu statycznego w warunkach amatorskich nie jest szczesliwym pomyslem.

 

[AKocjan]

Bardzo fajnie to opracowałeś, myślę że każdy powinien zrozumieć.

Ja się zastanawiam nad przeróbką swojego Spita na śmigło o zmiennym skoku, musiałbym znacznie cofnąć silnik, wyfrezować kilka metalowych elementów pasujących pod moje łopaty. Ciekawe co by z tego wyszło. 

 

[mr.jaro]

Tego typu techniczne rozwiazania oplacaja sie dopiero w perfekcyjnie wykonanych, latajacych modelach redukcyjnych, a wiec wowczas, gdy chodzi o absolutnie kazdy drobiazg majacy zblizyc wyglad modelu do oryginalu. Inaczej mowiac, to jest bardziej sztuka dla sztuki. Mnie spontanicznie przychodzi do glowy tylko jeden taki przypadek:

https://www.rc-network.de/threads/mustang-p51d-marinell-1-6-metallbauweise-baubericht.493957/page-27

Ale czy w ogole bedzie latal i czy bedzie latal dobrze, tego jak dotad nie wiadomo. Mianowicie metal lekki nie jest...

 

Dla calej reszty modeli z napedem elektrycznym badz spalinowym jest to rzecz wysoce nieoplacalna, a nawet bezsensowna, gdyz tutaj zwykle Komponenty napedu dobiera sie jedynie do zakladanych warunkow lotu, a wiec stosunkowo waskiego zakresu pracy i zyje sie ze "zlem koniecznym" w postaci zmniejszonej sprawnosci dla pozostalych zakresow pracy. Co by w Twoim przypadku z tego wyszlo? Jedynie duzo dajacego sie uniknac trudu, gdyz typowe w modelarstwie metody wlasciwego doboru komponentow napedu (w tym takze smigla) sa po prostu latwiejsze i tansze.

 

Dobrym kompromisem sa smigla VarioProp firmy Ramoser. Posiadaja osobno wykonane lopaty, ktore mozna montowac w piascie pod roznymi katami, ale to nie to samo, co zmiana kata nastawiania lopat podczas lotu.

[e-mir]

Widziałem takie rozwiązanie w modelach wolnolatających z napędem gumowym. Ale tam chodzi o to, żeby maksymalnie przełożyć energię skręconej gumy na ciąg śmigła. Wykonanie to prawdziwe zegarmistrzostwo.

[AKocjan]

W dniu 22.09.2020 o 17:17, mr.jaro napisał:

Co by w Twoim przypadku z tego wyszlo?

@mr.jaro 
Mój model ma śmigło o dość małym skoku. Myślę, że dzięki temu mógłbym zwiększyć znacznie prędkość maksymalną, dodać opcję " ustawienie chorągiewki" czy odwracacz ciągu na mniejsze lądowiska. Poza tym ładnie by to wyglądało  

[stema]

18 minut temu, AKocjan napisał:

@mr.jaro 
Mój model ma śmigło o dość małym skoku. Myślę, że dzięki temu mógłbym zwiększyć znacznie prędkość maksymalną, dodać opcję " ustawienie chorągiewki" czy odwracacz ciągu na mniejsze lądowiska. Poza tym ładnie by to wyglądało  

 

https://www.googleadservices.com/pagead/aclk?sa=L&ai=Cc-djYD9yX5zYF9exiQaJ8rvgAfactbxfvqmgpo4Lus7ZnYgNEAEgnabCI2Dp5MmF2BqgAaXjhdkDyAEJ4AIAqAMByAMKqgTEAk_QohMNCuT99SXOu8ThV-wtaRQKnDSB9STVQMg8BWACAKCLNQiGWRXznit2joPUsBl-potOQUuEzzlGh79l-UjwteIlZLuur6lbwFMvP1ycO6VpcjKRWddtznQadsfjgowcy6nb1Lc_LTHsFjH8cPwxV3ht-RB6Li4m5xTjamB0SGEVSw5S6yfBYyzkDp5xESHWSeMRCs1TH1Cgt_yhXkhG20H3R6jl25wCKF_FzhhzX942RUg9YCqRyd8rThnyfGfEFokK5Y9ZVL2Y2TYPaexlOr9EOsm7NQb0vABG_d01PEsInTwxNhVHGCZUSozqvTZjS22MLc0n21yN_jacj7VOS84pHRNn_aSdac65pzJQxUGDl4_wRhv6bPHrMVpWJw5hnt0M5S-3eWfyHl4qO15x0hlw4uiRGLExfBSxjQZGDGPmkMAEjLf76usC4AQB-gUGCCUQARgCoAYugAfEkNUnqAeOzhuoB5PYG6gHugaoB_DZG6gH8tkbqAemvhuoB-zVG6gH89EbqAfs1RuoB5bYG6gHwtob2AcAwAgD0ggJCIDhgBAQARgdgAoDkAsDmAsByAsBgAwB2BMN&ae=1&num=1&cid=CAASEuRogD_Kl42egU3dmjRdZQOyiQ&sig=AOD64_1y-IF3G5WQku5mE8pKKgzffBcL-w&client=ca-pub-9378634550872293&nb=9&adurl=https://www.banggood.com/CZ-F3P-4D-Variable-Pitch-Propeller-A-TypeB-Type-for-Fixed-wing-EVP-Electric-Variable-Pitch-System-for-Fixed-Wing-Airplanes-4D-Fly-for-RC-Powered-Glider-p-1597673.html%3Futm_source%3Dgoogleshopping%26utm_medium%3Dcpc_organic%26gmcCountry%3DUS%26utm_content%3Dminha%26utm_campaign%3Dminha-us-pc%26currency%3DUSD%26cur_warehouse%3DCN%26createTmp%3D1%26ID%3D6282508%26utm_source%3Dgoogle%26utm_medium%3Dcpc_ods%26utm_content%3Dnancy%26utm_campaign%3Dnancy-cdm-test-cart%26creative%3D420128476448%26gclid%3DEAIaIQobChMInIiyvNCM7AIV11jCCh0J-Q4cEAEYASADEgLfuvD_BwE

[AKocjan]

@stema myślę, że mógłbym sobie zrobić nową piastę, tylko jak zorganizować skrętne zawieszenie łopaty?  To chyba najtrudniejsza sprawa. Sam mechanizm napędu zmiany skoku dość prosty . 

[mr.jaro]

Arkadiusz, w tym watku staralem sie skrotowo naswietlic jedynie aerodynamiczne aspekty pracy smigla w warunkach lotu i w warunkach statycznych.

W rozwazania na temat technicznych mozliwosci budowy smigiel o zmiennym skoku nie chcialbym sie tutaj dalej zaglebiac. Jesli wiec istnieje taka potrzeba, prosilbym o utworzenie w dziale warsztatowym osobnego watku na ten temat.

Natomiast ja pozwole sobie tutaj posprzatac (jesli sie uda, a jesli nie, prosze szanowna moderacje o zrobienie tego) i jednoczesnie poprosze zainteresowanych o wyrozumialosc.

[AKocjan]

@mr.jaro jasne, nie ma problemu. 

[mr.jaro]

Dziekuje.

[Swift]

Przytaczałem tą stronę już wiele razy, ale dobrego nigdy za wiele.

http://www.mh-aerotools.de/airfoils/index.htm

Zakładka "Proppellers". Wspaniale i prosto wyłożona teoria śmigła, dla praktyków.