Vilka är fördelarna med mer än 4 propellerblad?

Du har rätt, fler blad är dåliga för effektivitet (följ länken för definitionen). Idealiskt bör en propell endast ha ett blad . Varje extra blad kommer att orsaka störningar som stör flödet på de andra bladen.

När motorns effekt ökar, ska propellerns skivområde också växa, men denna tillväxt begränsas av bladhastigheternas resulterande hastighet. När flödeshastigheten blir supersonisk ökar dragningen vid detta avsnitt av bladet utan motsvarande ökning av tryckkraften. För att undvika det är det näst bästa alternativet att öka propellerns soliditetsförhållande, även kallat aktivitetsförhållandet . Detta görs genom att antingen öka bladkordet eller antalet blad.

Gör inget misstag, det här är dåligt för effektivitet. Men om det finns tillräckligt med ström, lägger du till fler blad är det bästa sättet att förvandla den här motorns kraft till dragkraft.

Ta Supermarine Spitfire:

• Prototypen, som drivs av 1,030 hk Rolls-Royce PV-12 , hade en tvåbladig propell
• Från Mk II monterades en trebladig propell för att rymma den ökande kraften i RR Merlin (1.470 hk för Spitfire Mk V).
• Med Mk IX , behövdes en fyrbladig propellern för 1,575 hk av den superladda Merlin 61.
• Den mer kraftfulla Rolls-Royce Griffon gjorde en fembladig propellern från Mk XII nödvändig. Motoreffekten höjdes från 1.735 hk till 2.300 hk för den sista varianten, Mk XXIV.

Rolls-RoyceGriffon-poweredSupermarineSpitfire(bild källa )

En lägre propellhastighet gör det möjligt att öka dess diameter, men medan spetshastigheten kommer att sjunka med mindre än minskningen i propterns hastighet (trots allt bör flyghastigheten inte förändras) kommer den tillgängliga drivkraften från denna propellern att falla vid kvadraten av hastighetsminskningen, eftersom drivkraften är proportionell mot det dynamiska trycket på knivarna. Och trycka du får bara från den omkretsliga fraktionen av den lokala hastigheten på bladet; flyghastighet räknas inte här och hjälper inte till att mildra minskningen. Konsekvens: Du kan inte göra propellen större och snurra den långsammare för en given kraft.

Ett extremt exempel på en propellern med ett högt aktivitetsförhållande är Aerosila SV-27 mot roterande propellern på D-27 propfanmotorn som driver Antonov An-70 :

SV-27propellrarpåAn-70(bild källa ). Åtta blad i framåtskivan och sex bakåt, kör endast 1200 RPM. För att minska Mach-effekterna har alla blad en svepad spets och djup ackord.

Detta kan bara toppas av något som en ojordad turbofan med en kanalad propellor . En turbofan, med andra ord.

Först måste vi definiera vad som är effektivitet. Vid propellern kan vi definiera effektivitet som förhållandet mellan uteffekten (propellerns förmåga att producera en given tryckkraft vid en given lufthastighet) och ingångseffekten (dvs motorens axelkraft).

Allt annat hålls konstant, effektiviteten som propellern minskar när antalet blad ökar på grund av aerodynamiska skäl (som störningar). Om motorns kraft ökar, ska propellern emellertid kunna "absorbera" det; d.v.s. sänd motorns kraft till luftflödet som passerar genom propellerskivan, tillsätter energi och genererar tryckkraft.

Om motorns kraft ökar finns det flera sätt att få propellrarna att absorbera den, var och en med egen andel av problem:

• Öka angreppsvinkeln dvs bladhöjd - Höjningsvinkeln ställs vanligen till ett värde där den aerodynamiska effektiviteten är optimal. Byte av det kan göra bladet ineffektivt.

• Öka bladdiametern Det orsakar två stora problem - Längre blad betyder mer spetshastighet, vilket ökar dragen när den når transoniska hastigheter. även de längre knivarna betyder längre landningsutrustning för spetsavstånd eller mer clearance mellan två propeller och / eller skrovet. Denna ökade strukturella vikt är oacceptabel som leder till en ond cykel. Ett extrema fall av detta är F4U Corsair, som hade en inverterad mångving som rymmer den enorma trebladiga propellen som krävs för den extremt kraftfulla motorn.

• Öka varvtalet Problemet är igen spetshastigheten, vilket kan öka draget väsentligt vid höga hastigheter.

• Redesigna bladet med mer camber Återigen är bladen vanligtvis vid sin optimala aerodynamiska effektivitet; ökning av camber kan leda till mindre effektiva blad.

• Öka ackordet Detta ökar soliditeten, förbättrar effektiviteten; Detta leder emellertid till ökad störning mellan bladen, vilket är igen dåligt.

• Öka antalet blad Detta är vanligtvis lösningen som antagits av ovanstående skäl. Knivarna kan bli ineffektiva, men systemet kan producera mer dragkraft med minimal påverkan (som underhåll etc.). Som Hartzell säger ,

...efficiency doesn’t propel the airplane, thrust does

Ett bra exempel på effekten av motoreffekten på antalet propellerblad kan ses när det gäller Lockheed Martin C130 Hercules.

Den ursprungliga modellen, C-130A, använde en trebladig propell för att absorbera 4050 shp av Allison T56-9 turboprops.

Källa:commons.wikimedia.org

Senaremodelleranvändeenfyrbladigpropellern,eftersommotoreffektenökadestill4590shpiAllisonT56-A-15turboprop.

Källa:planespotters.net

C-130JSuperHerculesanvänderen6-bladigpropellförattabsorbera4,637shpfrånRolls-RoyceAE2100D3turboprop.

Källa:theaviationgroup.eu

IextremafallsomTu-95måstekontraroterandepropellraranvändasförattabsorberakraftenfrånmotorerna.

Källa: airplane-pictures.net