Śmigło (lotnictwo) - Propeller (aeronautics)
![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c3/Hercules.propeller.arp.jpg/250px-Hercules.propeller.arp.jpg)
W aeronautyki , A śmigło , zwany także airscrew , zamienia ruch obrotowy z silnika lub innego źródła zasilającego do strumienia przepływającego wirującego śmigła, które popycha do przodu lub do tyłu. Zawiera obracającą się napędzaną mechanicznie piastę, do której przymocowanych jest kilka promieniowych łopatek o przekroju profilu aerodynamicznego tak, że cały zespół obraca się wokół osi podłużnej. Łopat może być stałe, ręcznie zmienna kilku położeniach ustawionych lub na bieżąco zmienną „stałej szybkości” typu.
Śmigło mocuje się do wału napędowego źródła zasilania bezpośrednio lub poprzez przekładnię redukcyjną . Śmigła mogą być wykonane z drewna, metalu lub materiałów kompozytowych .
Śmigła są najbardziej odpowiednie do stosowania przy prędkościach poddźwiękowych na ogół poniżej około 480 mph (770 km/h), chociaż prędkości naddźwiękowe osiągnięto w eksperymentalnym samolocie wyposażonym w śmigło McDonnell XF-88B . Naddźwiękowe prędkości szczytowe są używane w niektórych samolotach, takich jak Tupolew Tu-95 , który może osiągnąć 575 mil na godzinę (925 km/h).
Historia
Najwcześniejsze wzmianki o lotach pionowych pochodziły z Chin. Od około 400 roku p.n.e. chińskie dzieci bawią się bambusowymi zabawkami latającymi . Ten bambusowy helikopter wiruje się, obracając między dłońmi kij przymocowany do wirnika. Kręcenie tworzy windę, a zabawka leci po zwolnieniu. Taoistyczna książka z IV wieku naszej ery Baopuzi autorstwa Ge Honga (抱朴子 „Mistrz, który obejmuje prostotę”) podobno opisuje niektóre z pomysłów związanych z wiropłatami.
Wzory podobne do chińskiej zabawki helikoptera pojawiały się na renesansowych obrazach i innych pracach.
Dopiero we wczesnych latach osiemdziesiątych, kiedy Leonardo da Vinci stworzył projekt maszyny, którą można by określić jako „śrubę lotniczą” , poczyniono wszelkie odnotowane postępy w kierunku lotu pionowego. Jego notatki sugerowały, że zbudował małe modele latające, ale nic nie wskazywało na to, żeby wirnik nie mógł się obracać. W miarę jak wiedza naukowa rosła i stawała się bardziej akceptowana, człowiek kontynuował ideę lotu pionowego. Wiele z tych późniejszych modeli i maszyn bardziej przypominałoby starożytny bambusowy latający blat z wirującymi skrzydłami niż śrubę Leonarda.
W lipcu 1754 r. rosyjski Michaił Łomonosow opracował mały kabel koncentryczny wzorowany na chińskim blacie, ale zasilany nawijanym urządzeniem sprężynowym i zademonstrował go Rosyjskiej Akademii Nauk . Był zasilany sprężyną i był sugerowany jako metoda podnoszenia instrumentów meteorologicznych . W 1783 roku Christian de Launoy i jego mechanik Bienvenu zastosowali współosiową wersję chińskiego topu w modelu składającym się z przeciwbieżnych piór indyka jako łopat wirnika, a w 1784 zademonstrowali to Francuskiej Akademii Nauk . Sterowiec sterowiec opisał Jean Baptiste Marie Meusnier przedstawia 1783. Rysunki przedstawiają 260 stóp długości (79 mi) zoptymalizowane kopertę ballonets wewnętrznych, które mogłyby być wykorzystane do regulacji windy. Sterowiec został zaprojektowany do napędzania trzema śmigłami. W 1784 r. Jean-Pierre Blanchard zamontował w balonie napędzane ręcznie śmigło, pierwszy zarejestrowany środek napędu unoszony w powietrzu. Sir George Cayley , pod wpływem dziecięcej fascynacji chińskim latającym topem, opracował model piór, podobny do tego z Launoy i Bienvenu, ale napędzany gumkami. Pod koniec stulecia zaczął używać arkuszy cyny do łopat wirnika i sprężyn do zasilania. Jego prace na temat jego eksperymentów i modeli miały wpływ na przyszłych pionierów lotnictwa.
![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/ff/Lomonocov_s_Aerodynamic_Machine_01.jpg/170px-Lomonocov_s_Aerodynamic_Machine_01.jpg)
William Bland wysłał projekty swojego „statku powietrznego” na Wielką Wystawę, która odbyła się w Londynie w 1851 roku, gdzie pokazano model. Był to wydłużony balon z silnikiem parowym napędzającym podwójne śmigła zawieszone pod spodem. Alphonse Pénaud opracował w 1870 roku zabawkowe modele helikopterów ze współosiowym wirnikiem, również napędzane gumkami . W 1872 roku Dupuy de Lome wystrzelił duży żeglowny balon, który był napędzany przez duże śmigło obracane przez ośmiu ludzi. Hiram Maxim zbudował statek ważący 3,5 tony (3,6 t), o rozpiętości skrzydeł 34 m, który był napędzany dwoma silnikami parowymi o mocy 360 KM (270 kW) napędzającymi dwa śmigła. W 1894 roku jego maszyna została przetestowana z podwieszonymi szynami, aby zapobiec jej podnoszeniu. Test wykazał, że ma wystarczającą siłę nośną, aby wystartować. Jedna z zabawek Pénauda, podarowana przez ojca , zainspirowała braci Wright do realizacji marzenia o lataniu. Kształt skręconego płata (aerofoil) śmigła samolotu został zapoczątkowany przez braci Wright. Podczas gdy niektórzy wcześniejsi inżynierowie próbowali modelować śmigła pneumatyczne na śrubach morskich , bracia Wright zdali sobie sprawę, że śmigło jest zasadniczo tym samym, co skrzydło , i byli w stanie wykorzystać dane z wcześniejszych eksperymentów w tunelu aerodynamicznym na skrzydłach, wprowadzając skręcenie wzdłuż długości. ostrzy. Było to konieczne do utrzymania bardziej jednolitego kąta natarcia ostrza na całej jego długości. Ich oryginalne łopaty śmigła miały sprawność około 82%, w porównaniu do 90% w przypadku nowoczesnego (2010) małego śmigła lotnictwa ogólnego, 3-łopatowego McCauley używanego w samolocie Beechcraft Bonanza . Roper podaje 90% śmigła do samolotu napędzanego siłą ludzkich mięśni.
Mahoń był preferowanym drewnem na śmigła podczas I wojny światowej , ale niedobory wojenne zachęcały do używania orzecha włoskiego , dębu , wiśni i jesionu . Alberto Santos Dumont był kolejnym pionierem, który zaprojektował śmigła przed braćmi Wright do swoich sterowców . Wiedzę zdobytą podczas doświadczeń ze sterowcami wykorzystał do wykonania śmigła ze stalowym wałem i aluminiowymi łopatami do swojego dwupłatowca 14 bis w 1906 roku. W niektórych jego projektach na łopaty wykorzystywano wygiętą blachę aluminiową, tworząc w ten sposób kształt płata. Były one mocno zagłębione , a to plus brak skręcenia wzdłużnego czyniło je mniej wydajnymi niż śmigła Wrighta. Mimo to było to prawdopodobnie pierwsze użycie aluminium w konstrukcji śmigła. Pierwotnie obracający się profil za samolotem, który go popycha, nazywano śmigłem, podczas gdy ten, który ciągnięty był z przodu, był traktorem . Później termin „popychacz” został przyjęty dla urządzenia montowanego z tyłu, w przeciwieństwie do konfiguracji ciągnika, i oba zaczęto określać jako „śmigła” lub „śruby pneumatyczne”. Zrozumienie aerodynamiki śmigieł przy niskich prędkościach było już całkiem kompletne w latach 20. XX wieku, ale późniejsze wymagania dotyczące większej mocy przy mniejszej średnicy sprawiły, że problem stał się bardziej złożony.
Badaniami śmigieł dla National Advisory Committee for Aeronautics (NACA) kierował od 1916 William F. Durand . Mierzone parametry obejmowały sprawność śmigła, wytworzony ciąg i pochłanianą moc . Chociaż śmigło może być testowane w tunelu aerodynamicznym , jego osiągi w locie swobodnym mogą się różnić. W Langley Memorial Aeronautical Laboratory EP Leslie używał Vought VE-7 z silnikami Wright E-4 do danych o lotach swobodnych, podczas gdy Durand używał zmniejszonego rozmiaru, o podobnym kształcie, do danych z tunelu aerodynamicznego. Ich wyniki zostały opublikowane w 1926 roku jako raport NACA #220.
Teoria i projektowanie
Lowry podaje wydajność śmigła około 73,5% podczas rejsu dla Cessny 172 . Wynika to z jego „podejścia typu „Bootstrap” do analizy osiągów lekkich samolotów lotnictwa ogólnego wykorzystujących śmigła o stałym skoku lub stałej prędkości. Na sprawność śmigła wpływa kąt natarcia (α). Jest to zdefiniowane jako α = Φ - θ, gdzie θ jest kątem spirali (kąt między wypadkową prędkością względną a kierunkiem obrotu łopaty), a Φ jest kątem nachylenia łopat . Bardzo małe kąty skoku i spirali zapewniają dobrą odporność na opór, ale zapewniają niewielki nacisk, podczas gdy większe kąty mają odwrotny skutek. Najlepszy kąt spirali jest wtedy, gdy łopata działa jak skrzydło, wytwarzając znacznie większy udźwig niż opór. Jednak „podnieś i przeciągnij” to tylko jeden sposób na wyrażenie siły aerodynamicznej działającej na łopaty. Aby wyjaśnić osiągi samolotu i silnika, tę samą siłę wyraża się nieco inaczej w kategoriach ciągu i momentu obrotowego, ponieważ wymagana moc śmigła to ciąg. Siła ciągu i moment obrotowy są podstawą definicji sprawności śruby napędowej, jak pokazano poniżej. Stosunek zaliczki od śmigła jest zbliżony do kąta natarcia skrzydła.
Sprawność śmigła jest określona przez
Śmigła są podobne w sekcji płata do skrzydeł o niskim oporze i jako takie są kiepskie w działaniu, gdy znajdują się pod innym niż optymalny kąt natarcia . Dlatego większość śmigieł używa mechanizmu o zmiennym skoku , aby zmienić kąt nachylenia łopatek, gdy zmienia się prędkość silnika i prędkość samolotu.
![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ed/US_Navy_060817-N-1467R-042_A_Sailor_assigned_to_Assault_Craft_Unit_Four_%28ACU_4%29_stationed_at_Little_Creek_Amphibious_Base%2C_Va.%2C_checks_the_propeller_of_a_Landing_Craft_Air_Cushion_%28LCAC%29.jpg/170px-thumbnail.jpg)
Kolejną kwestią do rozważenia jest liczba i kształt użytych ostrzy. Zwiększenie współczynnika kształtu łopat zmniejsza opór, ale wielkość wytwarzanego ciągu zależy od powierzchni łopaty, więc użycie łopat o wysokim wyglądzie może skutkować nadmierną średnicą śruby napędowej. Dalszą równowagą jest to, że użycie mniejszej liczby ostrzy zmniejsza efekty interferencji między ostrzami, ale aby mieć wystarczającą powierzchnię ostrza do przesyłania dostępnej mocy w ramach ustalonej średnicy, potrzebny jest kompromis. Zwiększenie liczby łopat zmniejsza również ilość pracy, jaką każda łopata musi wykonać, ograniczając lokalną liczbę Macha – znaczący limit wydajności śmigieł. Wydajność śmigła pogarsza się, gdy przepływ transsoniczny pojawia się po raz pierwszy na końcówkach łopat. Ponieważ względna prędkość powietrza w dowolnej części śmigła jest sumą wektorów prędkości samolotu i prędkości stycznej spowodowanej obrotem, przepływ nad końcówką łopaty osiągnie prędkość transsoniczną znacznie wcześniej niż samolot. Kiedy przepływ powietrza nad czubkiem łopaty osiąga prędkość krytyczną , opór oporu i momentu obrotowego gwałtownie wzrasta i tworzą się fale uderzeniowe, powodując gwałtowny wzrost hałasu. Samoloty z konwencjonalnymi śmigłami nie latają więc zwykle szybciej niż 0,6 Macha. Istniały samoloty śmigłowe, które osiągały zasięg do 0,8 Macha, ale niska sprawność śmigła przy tej prędkości sprawia, że takie zastosowania są rzadkością.
Skręcenie ostrza
Końcówka łopaty śmigła porusza się szybciej niż piasta. Dlatego konieczne jest skręcenie łopatki tak, aby kąt natarcia łopatki stopniowo zmniejszał się od piasty do czubka.
Wysoka prędkość
Podjęto wysiłki w celu opracowania śmigieł i wentylatorów do samolotów przy wysokich prędkościach poddźwiękowych. „Poprawka” jest podobna do konstrukcji skrzydła transonicznego . Stosowane są cienkie sekcje łopatek, a łopaty są cofane w kształcie sejmitaru ( śmigła sejmitarnego ) w sposób podobny do przemiatania skrzydeł, aby opóźnić nadejście fali uderzeniowej, gdy końcówki łopatek zbliżają się do prędkości dźwięku. Maksymalna prędkość względna jest utrzymywana na możliwie najniższym poziomie dzięki starannej kontroli nachylenia, aby umożliwić łopatkom duże kąty spirali. W celu zmniejszenia pracy na jedno ostrze, a tym samym siły cyrkulacji, stosuje się dużą liczbę ostrzy. Stosowane są śmigła przeciwbieżne . Zaprojektowane śmigła są bardziej wydajne niż turbowentylatory, a ich prędkość przelotowa (Mach 0,7–0,85) jest odpowiednia dla samolotów pasażerskich, ale generowany hałas jest ogromny ( przykłady takiej konstrukcji można znaleźć w Antonov An-70 i Tupolev Tu-95 ) .
Fizyka
Siły działające na łopaty śmigła samolotu obejmują następujące elementy. Niektóre z tych sił można ustawić tak, aby przeciwdziałały sobie nawzajem, zmniejszając ogólne nałożone naprężenia mechaniczne.
- Zginanie wzdłużne
- Obciążenia pchające na łopatki, w reakcji na siłę popychającą powietrze do tyłu, powodują wygięcie łopatek do przodu. Dlatego ostrza są często pochylone do przodu, tak że zewnętrzna siła odśrodkowa obrotu działa, aby wygiąć je do tyłu, równoważąc w ten sposób efekty gięcia.
- Skręcanie odśrodkowe i aerodynamiczne
- Każdy asymetryczny wirujący przedmiot odczuwa odśrodkową siłę skręcającą. W śmigle działa skręcając łopatki do drobnego skoku. Aerodynamiczny środek ciśnienia jest zatem zwykle umieszczony nieco przed jego mechaniczną osią środkową, tworząc moment skręcający w kierunku grubego skoku i przeciwdziałając momentowi odśrodkowemu. Jednak podczas nurkowania z dużą prędkością siła aerodynamiczna może się znacznie zmienić, a momenty mogą stać się niezrównoważone.
- Odśrodkowy
- Siła odczuwana przez ostrza działające w celu odciągnięcia ich od piasty podczas skręcania. Można go ustawić tak, aby pomagać w przeciwdziałaniu naporowi siły zginającej, jak opisano powyżej.
- Zginanie z momentem obrotowym
- Opór powietrza działający na łopaty w połączeniu z efektami bezwładności powoduje, że łopaty śmigła wyginają się w kierunku przeciwnym do kierunku obrotu.
- Wibracyjny
- Wiele rodzajów zakłóceń powoduje powstawanie sił wibracyjnych w łopatkach. Obejmują one wzbudzenie aerodynamiczne, gdy łopaty przechodzą blisko skrzydła i kadłuba. Silniki tłokowe wprowadzają impulsy momentu obrotowego, które mogą wzbudzać drgania łopatek i powodować uszkodzenia zmęczeniowe. Impulsy momentu obrotowego nie występują, gdy napędzany jest silnikiem turbogazowym.
Zmienny skok
Celem zmiany kąta pochylenia jest utrzymanie optymalnego kąta natarcia łopat śmigła, co zapewnia maksymalną wydajność w całym reżimie lotu. Zmniejsza to zużycie paliwa. Tylko maksymalizując wydajność śmigła przy dużych prędkościach, można osiągnąć najwyższą możliwą prędkość. Efektywny kąt natarcia zmniejsza się wraz ze wzrostem prędkości, więc przy dużych prędkościach wymagany jest grubszy skok.
Wymóg zmiany skoku wynika z osiągów śruby podczas zawodów Schneider Trophy w 1931 roku. Zastosowana śruba o stałym skoku Fairey Aviation Company została częściowo zablokowana podczas startu i osiąga prędkość do 160 mil na godzinę (260 km/h) w drodze w górę do maksymalnej prędkości 407,5 mph (655,8 km/h). Osiągnięto bardzo szeroki zakres prędkości, ponieważ niektóre standardowe wymagania dotyczące osiągów samolotu nie miały zastosowania. Nie było kompromisu w zakresie wydajności przy maksymalnej prędkości, długość startu nie była ograniczona do dostępnej długości pasa startowego i nie było wymogu wznoszenia.
Łopaty o zmiennym skoku zastosowane w Tupolewie Tu-95 napędzają go z prędkością przekraczającą maksymalną, kiedyś uważaną za możliwą dla samolotu z napędem śmigłowym, przy użyciu wyjątkowo grubego skoku.
Mechanizmy
![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ee/Propeller_diagram.jpg/220px-Propeller_diagram.jpg)
Wczesne ustawienia kontroli wysokości tonu były sterowane pilotem, albo z niewielką liczbą wstępnie ustawionych pozycji, albo bezstopniowo.
Najprostszym mechanizmem jest śmigło z regulacją na ziemi , które można regulować na ziemi, ale w rzeczywistości jest śmigłem o stałym skoku w powietrzu. Sprężynowe „dwubiegowe” śmigło VP jest ustawione na dobre do startu, a następnie jest uruchamiane na zgrubne podczas lotu, przy czym śmigło pozostaje zgrubne przez pozostałą część lotu.
Po I wojnie światowej opracowano automatyczne śmigła w celu utrzymania optymalnego kąta natarcia. Dokonano tego poprzez zrównoważenie dośrodkowego momentu skręcającego łopatek i zestawu przeciwwag względem sprężyny i sił aerodynamicznych na łopatce. Śmigła automatyczne miały tę zaletę, że były proste, lekkie i nie wymagały kontroli z zewnątrz, ale osiągi konkretnego śmigła były trudne do dorównania mocy silnika samolotu.
Najpopularniejszym śmigłem o zmiennym skoku jest śmigło stałoobrotowe . Jest to kontrolowane przez hydrauliczną jednostkę stałej prędkości (CSU). Automatycznie dostosowuje nachylenie ostrzy, aby utrzymać stałą prędkość obrotową silnika dla dowolnego ustawienia sterowania mocą. Śmigła o stałej prędkości pozwalają pilotowi ustawić prędkość obrotową zgodnie z zapotrzebowaniem na maksymalną moc silnika lub maksymalną wydajność, a regulator śmigła działa jako kontroler w pętli zamkniętej, aby zmieniać kąt nachylenia śruby, zgodnie z wymaganiami, aby utrzymać wybraną prędkość silnika. W większości samolotów ten system jest hydrauliczny, a olej silnikowy służy jako płyn hydrauliczny. Jednak śmigła sterowane elektrycznie zostały opracowane podczas II wojny światowej i były szeroko stosowane w samolotach wojskowych, a ostatnio wzrosło ich zastosowanie w samolotach budowanych w warunkach domowych.
Inną konstrukcją jest V-Prop , który jest samozasilający się i samorządny.
Upierzenie
W większości śmigieł o zmiennym skoku łopatki można obracać równolegle do przepływu powietrza, aby zatrzymać obrót śmigła i zmniejszyć opór, gdy silnik ulegnie awarii lub zostanie celowo wyłączony. Nazywa się to upierzeniem , terminem zapożyczonym z wiosłowania . W przypadku samolotów jednosilnikowych, niezależnie od tego, czy są to motoszybowce, czy samoloty z napędem turbinowym, efektem jest zwiększenie odległości szybowania. W samolotach wielosilnikowych wtapianie śmigła w niesprawnym silniku zmniejsza opór i pomaga utrzymać prędkość i wysokość lotu przy pracujących silnikach.
Większość systemów wtapiania w silniki tłokowe wyczuwa spadek ciśnienia oleju i przesuwa łopaty w kierunku wtopienia, i wymaga od pilota cofnięcia sterowania śmigłem, aby rozłączyć kołki zatrzymujące o wysokim skoku, zanim silnik osiągnie obroty biegu jałowego . Systemy sterowania turbośmigłowymi zwykle wykorzystują czujnik ujemnego momentu obrotowego w przekładni redukcyjnej, który przesuwa łopaty w kierunku piór, gdy silnik nie dostarcza już mocy do śmigła. W zależności od konstrukcji, pilot może być zmuszony do wciśnięcia przycisku, aby ominąć wysokie tony zatrzymania i zakończyć proces wtapiania lub proces wtapiania może być całkowicie automatyczny.
Odwrotny skok
Śmigła w niektórych samolotach mogą działać przy ujemnym kącie nachylenia łopat, a tym samym odwracać ciąg śmigła. Jest to znane jako Beta Pitch. Ciąg wsteczny służy do spowolnienia samolotu po lądowaniu i jest szczególnie korzystny podczas lądowania na mokrym pasie startowym, ponieważ hamowanie kół ma zmniejszoną skuteczność. W niektórych przypadkach odwrócony nachylenie umożliwia kołowanie wsteczne – jest to szczególnie przydatne przy wyciąganiu wodnosamolotów z ograniczonych doków.
Obrót przeciwny
Śmigła przeciwbieżne są czasami używane w dwu- i wielosilnikowych samolotach z silnikami montowanymi na skrzydłach. Te śmigła obracają się w przeciwnych kierunkach niż ich odpowiedniki na drugim skrzydle, aby zrównoważyć wpływ momentu obrotowego i współczynnika p . Są one czasami określane jako śmigła „ręczne”, ponieważ istnieją wersje leworęczne i praworęczne każdego śmigła.
Ogólnie rzecz biorąc, śmigła w obu silnikach większości konwencjonalnych samolotów dwusilnikowych obracają się zgodnie z ruchem wskazówek zegara (patrząc od tyłu samolotu). Aby wyeliminować krytyczny problem z silnikiem , śmigła obracające się w przeciwnych kierunkach zwykle obracają się „do wewnątrz” w kierunku kadłuba – zgodnie z ruchem wskazówek zegara na lewym silniku i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara na prawym – ale są wyjątki (szczególnie podczas II wojny światowej ), takie jak P-38 Błyskawica, która odchodziła „na zewnątrz” od kadłuba z lat II wojny światowej i Airbus A400, którego silniki pokładowe i zaburtowe obracają się w przeciwnych kierunkach nawet na tym samym skrzydle.
Kontra-rotacja
Śmigło przeciwbieżne lub przeciwśrubowe umieszcza dwie przeciwbieżne śruby napędowe na koncentrycznych wałach napędowych tak, że jedna znajduje się bezpośrednio „za” drugą śrubą napędową. Zapewnia to korzyści płynące ze śmigieł przeciwbieżnych dla pojedynczego zespołu napędowego. Przednie śmigło zapewnia większość ciągu, podczas gdy tylne śmigło odzyskuje również energię traconą w wirowym ruchu powietrza w strumieniu zachodzącym śmigła. Obroty przeciwbieżne zwiększają również zdolność śmigła do pochłaniania mocy z danego silnika, bez zwiększania średnicy śmigła. Jednak dodatkowy koszt, złożoność, waga i hałas systemu rzadko sprawiają, że jest on opłacalny i jest używany tylko w typach o wysokiej wydajności, gdzie najwyższa wydajność jest ważniejsza niż wydajność.
Fani samolotów
Wentylator to śmigło z dużą liczbą łopatek. Wentylator wytwarza więc duży ciąg dla danej średnicy, ale bliskość łopatek powoduje, że każdy z nich silnie wpływa na przepływ wokół innych. Jeśli przepływ jest naddźwiękowy, ta interferencja może być korzystna, jeśli przepływ może być skompresowany przez serię fal uderzeniowych, a nie jedną. Umieszczając wentylator w ukształtowanym kanale , można stworzyć określone wzorce przepływu w zależności od prędkości lotu i wydajności silnika. Gdy powietrze dostaje się do kanału, jego prędkość spada, a jego ciśnienie i temperatura wzrasta. Jeśli samolot ma wysoką prędkość poddźwiękową, daje to dwie korzyści: powietrze wchodzi do wentylatora z niższą prędkością Macha; a wyższa temperatura zwiększa lokalną prędkość dźwięku. Chociaż występuje utrata wydajności, ponieważ wentylator korzysta z mniejszej powierzchni swobodnego strumienia, a zatem zużywa mniej powietrza, jest to zrównoważone przez zachowanie wydajności wentylatora kanałowego przy wyższych prędkościach, gdzie wydajność konwencjonalnego śmigła byłaby niska. Wentylator lub śmigło kanałowe ma również pewne zalety przy niższych prędkościach, ale kanał musi być ukształtowany inaczej niż w przypadku lotu z większą prędkością. Pobierane jest więcej powietrza, a zatem wentylator pracuje z wydajnością równą większej śmigle bez kanału. Hałas jest również redukowany przez kanał, a jeśli ostrze zostanie oderwane, kanał pomoże powstrzymać uszkodzenia. Jednak kanał zwiększa wagę, koszty, złożoność i (do pewnego stopnia) opór.
Zobacz też
- Współczynnik zaliczki
- Konstrukcja wentylatora osiowego
- Wirnik helikoptera
- Lista producentów śmigieł lotniczych
- Teoria pędu
- Charles M. Olmsted , wczesny amerykański konstruktor śmigieł o „wysokiej sprawności” (1909)
- Samolot turbośmigłowy
- Rotory z podnoszeniem promieniowym