Разработка в германии воздушных винтов с регулируемым шагом

Этот винтажный материал был переведен глубокоуважаемым сотрудником NF. Перевод был выполнен в августе 2015 года.

Заявленные «погибшими» воздушные винты снова завлекают к себе внимание и благодаря своим экономическим чертям применяются в разных областях. По данной причине думается уместным дать обзор развития воздушных винтов с регулируемым шагом.

Создатель этого материала есть соавтором серии книг «Германская авиация» (Die deutsche Luftfahrt) и входящего в эту серию тома «Авиационные двигатели и реактивные силовые установки» (Flugmotoren und Strahltriebwerke) и на страницах отечественного издания воображает дополнение к изданному материалу.

Разглядим историю разработки винтов с регулируемым шагом в Германии 1945 года. Мы напоминаем об этом, по причине того, что мысль применения воздушных винтов с регулируемым шагом так же ветха, как стар и сам воздушный винт. Совокупности, каковые изменяли угол установки лопастей воздушных винтов, изначально служили для неспециализированных опробований пропеллеров.

Позднее совокупность трансформации углов установки лопастей винта была оптимизирована для высоких скоростей и больших высот.

Воздушный винт созданного в первой половине 70-ых годов девятнадцатого века Паулем Хаенлайном (Paul Haenlein) дирижабля – первого летательного аппарата с силовой установкой – уже был регулируемым. А по окончании того как во второй половине 70-ых годов девятнадцатого века в Германии было создано патентное ведомство конструктору дирижаблей Георгу Баумгартену (Georg Baumgarten) был выдан патент DRP 8392 на воздушный винт с регулируемым шагом.

Неизменно развитие воздушных винтов с регулируемым шагом в Германии началось уже в годы Первой Мировой с работ доктора наук, дипломированного инженера Ганса Райсснера (Hans Rei?ner), трудившегося в Аахене, Шароттенбурге и позднее в Бруклине. До 1945 года разработкой аналогичных винтов занимались в основном компании Junkers, VDM, Argus и Messerschmitt, так же разрабатывали винты (с лопастями из легкого дерева) компании Schwarz и Heine.

Сейчас у нас в Германии (в Розенхайме [Rosenheim]) имеется лишь одна компания Hoffmann, создающая воздушные винты. (В более поздней статье будет поведано об этом широко известном заводе [Примечание редакции]).

Первые воздушные винты с регулируемым в полете шагом показались в конце Первой Мировой вместе с возникновением высотных двигателей. Компания Lorenzen внесла предложение устройство с баллоном под давлением, которое изменяло угол установки лопастей. До завершения войны это устройство не было доработано.

Но воздушный винт Helix, созданный по проекту доктора наук Райсснера из берлинской высшей технической школы (Technischen Hochschule, Berlin) был успешной конструкцией. Регулировка винта осуществлялась при ходового винта и помощи тяг.

В апреле 1918 года тяжелый бомбардировщик Staaken R VI (R30), оснащенный четырьмя авиационными двигателями Daimler с воздушными винтами и нагнетателями Helix, достиг приличной по тем временам высоты полета 5900 метров.

В последующие годы германское авиастроение пребывало под ограничениями. Потому, что в те годы самолеты, в большинстве случаев, летали на относительно малых высотах, то ветхие хорошие древесные воздушные винты, вращавшиеся благодаря редуктору с пониженными оборотами, хорошо справлялись со собственными обязанностями. В те годы отличие между минимальной и большой скоростями была относительно мелка.

Скоростные самолеты, другими словами самолеты с убирающимися шасси были созданы в середине 1930-х годов.

Промежуточной ступенью были регулируемые воздушные винты компаний Junkers и VDM с лопастями, выполненными из легких металлов, и металлическими втулками. Угол установки лопастей этих винтов возможно было уставить, в то время, когда самолет был на аэропорте. Так для того либо иного их использования и типа самолётов в определенных условиях подбирался оптимальный угол установки лопастей. Компания Junkers в первой половине 30-ых годов XX века создала воздушный винт с охлаждением лопастей (кратко Ju-PAK).

У данных винтов корневая часть лопастей была выполнена более широкой подобно вентилятору, что улучшало охлаждение звездообразных двигателей воздушного охлаждения. Такие воздушные винты много употреблялись на самолетах Junkers W 34 и Ju 52/3m.

Еще в 1925 году компания Junkers создала воздушный винт, углы установки лопастей которого возможно было изменять на протяжении полета. Изменение углы установки лопастей винта осуществлялось при помощи электромагнитного устройства во втулке винта. Но во второй половине 20-ых годов XX века из-за нехватки средств эти изучения были приостановлены и их снова возобновили лишь в первой половине 30-ых годов двадцатого века.

Так, разработка воздушных винтов с регулируемым углом установки лопастей в Германии отставала от требований времени и в сентябре 1935 года компания Junkers была вынуждена купить лицензию на производство регулируемых воздушных винтов американской у компании Hamilton.

Двухлопастные воздушные винты компании Hamilton с гидравлическим устройством регулировки угла установки лопастей прекрасно зарекомендовали себя на американских гражданских самолетах, к примеру таких как DC-2. У воздушных винтов компании Hamilton масло под давлением подавалось во втулку винта к расположенному в ней регулировочному цилиндру, под действием которого лопасти винта устанавливались в положении «взлет».

В то время, когда подача масла во втулку винта прекращалась, лопасти возвращались в положение, которое было оптимальным для совершения полета на экономичном режиме. Вариант воздушного винта, у которого угол установки лопастей винта возможно было переставлять лишь в два положения с отличием в 10° весьма не так долго осталось ждать сменился на вариант, в котором при том же числе оборотов винта диапазон установки углов лопастей был равен уже 20°. Помимо этого, подача масла к регулирующему угол установки лопастей цилиндру имела возможность машинально удерживать заблаговременно установленное – стартовое либо крейсерское – число оборотов для исполнения взлета либо полета на крейсерской скорости.

В это же время компания Junkers ликвидировала собственный отставание в области создания регулируемых воздушных винтов. В первой половине 30-ых годов XX века на испытательные стенды поступили пропеллеры VS 1, каковые, но, еще не полностью отвечали предъявляемым к ним требованиям. Прорыв был достигнут с воздушными винтами VS 2/VS 3, оснащенными гидравлической совокупностью регулирования угла установки лопастей.

В 1935 году винты VS 2/VS 3 устанавливались на самолеты Arado 68 и приводились в перемещение двигателями Jumo 210. Эти воздушные винты предназначались для двигателей с большой мощностью до 440 кВт. (600 л.с.) и различались лишь материалом лопастей, каковые изготавливались из металла либо древесины. После этого последовали воздушные винты VS 4 (металл) и VS 5 (древесина) каковые предназначались для двигателей мощностью до 880 кВт (1200 л.с.).

Изменение угла установки лопастей воздушных винтов компании Junkers осуществлялось за счет подачи масла под давлением от расположенного в ступице винта масляного насоса. При помощи подаваемого под давлением от масляного насоса масла через шнековую передачу изменялся угол установки лопастей винта.

Предстоящим развитием VS 5 со намного большей скоростью трансформации угла лопастей стал созданный компанией Junkers воздушный винт VS 11: скорость трансформаций угла установки лопастей составляла 12°/с вместо 2,57°/с. Опробования этого винта завершились в мае 1940 года. У VS 11 лобовой планетарный редуктор размешался между гильзами лопастей и масляным насосом.

Для VS 5 на многомоторных самолетах был нужен соединявший двигатели маслопровод чтобы при выходе из строя одного из двигателей установить лопасти винта в положение, создававшее мельчайшее сопротивление набегающему потоку воздуха. Позднее употреблялся электрическое устройство изменявшее угол установки лопастей. Вариант VS 111 для Jumo 213 имел прибор с обратной связью для регулировки угла установки лопастей.

Воздушные винты VS 9 и VS 10 имели полые оси, разрешавшие применять на самолете установленные в развале цилиндров двигателей пушки как у некоторых вариантов двигателя Jumo 213. Воздушные винты компании Junkers не имели указателей положения лопастей винта, и работа устройства установки угла лопастей имела возможность контролироваться лишь при помощи наблюдения за оборотами давления и двигателя нагнетаемого в цилиндры двигателя воздуха.

У прототипа авиалайнера Focke-Wulf FW 200 Condor во второй половине 30-ых годов XX века в первый раз была отмечена утрата эффективности довольно заостренных лопастей воздушных винтов Junkers-Hamilton. Позднее сократить величину утрат смогли только оснащенные понижающими редукторами винты и двигатели с лопастями, имевшими более широкие законцовки.

При разработке истребителя FW 190 благодаря выдвинутого спецификацией требования успехи высокой скорости были нужны бессчётные изучения, испытания и расчёты воздушных винтов с широкими лопастями. Эти работы проводились по заказу Focke-Wulf компанией Schwarz, занимавшейся, как уже было сообщено, производством воздушных винтов.

Использование новых способов производства древесных винтов, корневая часть лопастей которых изготавливалась из обжатой древесины, и оставшихся элементов из легкой древесины разрешило существенно сократить вес пропеллеров с широкими лопастями если сравнивать с до сих пор использовавшимися винтами, изготовленными из легких металлов. Центробежные силы, оказывавшие действие на втулку винта, были, так, заметно снижены. Воздушные винты смешанной конструкции с широкими лопастями и их регулируемым углом установки изготавливались компаниями VDM и Junkers прекрасно зарекомендовали себя на многих типах самолетов.

Объединение Vereinigten Deutschen Metallwerke VDM (Объединенные германские металлургические фирмы) в первой половине 30-ых годов XX века приступило к разработке электромеханического устройства, при помощи которого возможно было бы регулировать угол установки лопастей воздушных винтов. Электродвигатели с правым и левым направлением вращения, приводимые при помощи тумблера через планетарный редуктор и гибкий вал, должны были осуществлять бесступенчатую регулировку угла установки лопастей винтов.

Планетарный редуктор компании VDM имел «набор» шестеренок однообразного диаметра с разным числом зубьев; колеса были соединены между собой шестерней. При вращении электродвигателем «набора» шестеренок приводился в перемещение дифференциал, благодаря чему изменялся угол установки лопастей воздушного винта.

Положение угла установки лопастей отображалось на датчике с циферблатом. Это было весьма комфортно, потому, что доходило для любого типа самолетов, любого типа установленных на самолете двигателей и не зависело от состояния самолета. В инструкции по эксплуатации положение с углом поворота лопастей 25° являлось главным.

К примеру, для Ju 88 с двигателями Jumo 211 положение стрелки датчика положения лопастей воздушных винтов на 12:30 соответствовало оборотам двигателей в пределах 2250-2300 об/мин. При запуске двигателей и на взлете стрелка указателя показывала на 12:00. При низкой скороподъемности Ju 88 стрелка указателя пребывала в положении 12:40, при высокой скороподъемности стрелка показывала на 2:00.

Положение лопастей винтов компании VDM изменялось с угловой скоростью 3°/с.

Сложности при смазке предназначенного для трансформации положения лопастей винта редуктора, в особенности при низких температурах, стало причиной совместной работе компаний про производству винтов с моторостроительными компаниями. Результатом совместных работ стало то, что на новых двигателях редукторы, регулировавшие положение лопастей воздушных винтов, были встроены в корпуса понижающих редукторов двигателей, а их совокупность смазки была связана с совокупностью смазки самого двигателя.

Единое устройство, регулировавшее положение лопастей воздушных винтов в зависимости от оборотов двигателя устанавливалось, начиная с 1940 года. Первые опробования для обеспечения торможения для сокращения длины пробега при посадке были совершены в испытательном центре ВВС в Рехлине в первой половине 40-ых годов XX века.

В 1935 году в компании Argus под влиянием доктора наук Райсснера приступили к разработке собственного устройства трансформации положения лопастей воздушных винтов для установки на производившиеся компанией авиационные двигатели As-10C, As-410 и As-411. Эти авиамоторы устанавливались на учебных самолетах, и отличавшаяся простотой совокупность регулировки угла лопастей компании Argus была успешной.

Перед втулкой воздушного винта размешался обтекатель с косыми выступами, что снабжало нужное упрочнение для трансформации угла установки лопастей в ту либо иную сторону по окончании того как совокупность приводилась в воздействие. В первых вариантах в обтекателе втулки воздушного винта размешался центробежный регулятор прилагаемых при трансформации угла установки лопастей упрочнений. Позднее в обтекателе втулки винта стали размещать еще нагнетательный масляный трубопровод двигателя.

При выходе из строя двигателя оснащенный электрическим приводом вспомогательный насос влиял на золотник, что зафлюгерировал воздушный винт.

Во второй половине 30-ых годов XX века компанией Schwarz был создан воздушный винт VP1, угол размещения лопастей которого имел возможность устанавливаться в двух положениях. Но воздушные винты данного типа использовались в маленьких количествах.

Разработкой несложного устройства установки угла лопастей воздушного винта занималась кроме этого и компания Messerschmitt. Данное многопозиционное устройство, взявшее обозначение Me P7, было создано компанией по большей части для собственных потребностей и прежде всего для гражданского самолета Bf 108 Taifun.

Поворотом установленной на приборной панели кривошипной рукоятки передавал упрочнение на размешавшийся за обтекателем втулки воздушного винта подшипник и потом через рычаг на втулки крепления лопастей воздушного винта. Кроме несложного по конструкции ручного регулировочного устройства имелось и устройство с электроприводом и с центробежным числа оборотов. Созданный для Bf 108 винт с изменяемым шагом Me P7 принадлежал к самым несложным по конструкции.

В связи с повышением мощности двигателей в некоторых отдельных случаях, вместо трехлопастных воздушных винтов имело место использование четырехлопастных. Особенно это коснулось самолетов-истребителей, на которых сейчас войны устанавливались все более воздушные винты и мощные двигатели с весьма широкими лопастями, изготовленными из легких пород дерева. Винты с противоположным направлением вращения к этому времени так же пребывали в разработке, но их на самолетах до завершения войны еще не использовали.

Разработка в германии воздушных винтов с регулируемым шагом
первый пригодный для применения на самолетах регулируемый в полете воздушный винт был создан весной 1918 года; винты данного типа были установлены на тяжелом бомбардировщике Staaken R VI (R30). Благодаря оснащенным нагнетателями воздушным винтам и двигателям Helix/Rei?ner летные характеристики самолетов существенно выросли в сравнении с серийным вариантом R VI (потолок увеличился на 50% до 6000 м, скорость – на 25 % до 160 км/ч).

На данном снимке представлен тяжелый бомбардировщик R 30 (взлетный вес 11,6 тысячь киллограм, размах крыльев 42,20 м), оснащенный четырьми 260-сильными (190 кВт) двигателями Daimler D Iva. Двигатели размешались тандемом в двух мотогондолах, центральный нагнетатель (90 кВт/120 л.с.) размешался в фюзеляже. Диаметр воздушных винтов был равен 4,8 метра, обороты винтов – 760 об/мин

воздушный винт компании VDM с электромеханическим приводом начал использоваться на многих германских боевых самолетах с 1936 года. Редуктор, осуществлявший контроль угол установки лопастей винта, сперва размешался между двигателем и винтом. На фотографии

Воздушный винт КВ-9

Увлекательные записи:

Похожие статьи, которые вам, наверника будут интересны: