books aircraft propeller theory and design
If you do not find what you're looking for, you can use more accurate words.
نظرية وتصميم مراوح الطائرات (Info)
صممت المروحة تصميما جيدا وبشكل نموذجي تصل كفاءتها إلى حوالي 80٪ عندما تعمل في أفضل نظام. وتتأثر كفاءة المروحة من زاوية الهجوم (ألفا (حرف)) .ويعرف ذلك على أنه ألفا (حرف) = فاي (حرف) – ثيتا ، حيث θ هي الزاوية الحلزونية (الزاوية بين محصلة السرعة النسبية واتجاه دوران الشفرة ) و Φ هي زاوية ميل شفة المروحة. الميل الصغير جدا والزاوية الحلزونية يعطيان أداء جيد ضد المقاومة لكن يوفران دفع قليل ،بينما الزوايا الأكبر لها تأثير معاكس. وتعتبر أفضل زاوية حلزونية عندما تعمل الشفرات كأجنحة تنتج ارتفاعا أكثر من السحب .وتعتبر زاوية الهجوم مشابهة لنسبة التقدم بالنسبة للمراوح. يتم تحديد كفاءة المروحة كالآتي :
المراوح المستخدمة في قسم الجنيح مشابهة لجناح السحب المنخفض وعموما تكون منخفضة في كفاءة عملها إذا كانت في وضع غير زاوية الهجوم المثلى .ولذلك تستخدم بعض المراوح آلية الميل المتنوع بحيث تتغير زاوية ميل الشفرات مع تغير سرعة المحرك أو الطائرة . مروحة الشفرات الثلاث للطائرة الخفيفة :الناقلة أر في-7أ وهناك اعتبار آخر هو عدد وشكل الشفرات (ريش) المستخدمة .فزيادة نسبة حجم الريش يقلل السحب ولكن كمية الدفع المنتجة تعتمد على منطقة الشفرات ،ولذلك استخدام شفرات ذات حجم عالي تؤدى لإفراط في قطر المروحة .وتوازن آخر حيث استخدام عدد أقل من الريش يقلل من آثار التدخل بينها ، ولكن لكى نمتلك منطقة شفرات كافية لنقل الطاقة المتاحة في قطر محدد يعني أننا بحاجة إلى حل وسط .وزيادة عدد الشفرات يقلل مسحة العمل التي تحتاجها كل شفرة ، مما يحد من عدد ماخ المحلي –حد أداء عالي للمراوح . يعانى أداء المروحة كلما إقتربت سرعة الشفرات من سرعة الصوت .ولأن سرعة الهواء النسبية في أي قسم من المروحة هي حاصل جمع سرعة الطائرة وسرعة الانحراف بسبب الدوران ،فإن أطراف شفرات المروحة ستصل لسرعة الصوت قبل الطائرة نفسها .عندما يصل الهواء المتدفق حول طرف الشفرات إلى سرعته الحرجة ،تزداد مقاومة عزم الدوران و السحب بشكل كبير وتباعا تزداد موجات التصادمات بشدة .ولذلك لا تطير الطائرات ذات المروحة التقليدية أوسع من ماخ 0.6 رغم وجود طائرة مروحية وصلت لسرعة ماخ 0.8 لكن بالطبع عدم كفاءة المروحة عند تلك السرعة يجعل من النادر حدوثها . وقد كانت هناك جهود لتطوير مراوح الطائرات بسرعات عالية . "الإصلاح" هو مشابه لتصميم الجناح الأسرع من الصوت .حيث تظل السرعة النسبية العظمى أقل بقدر الإمكان بالتحكم الحذر بالميل للسماح للشفرات بالحصول على زوايا لولبية أكبر ،ثم تستخدم أقسام شفرة رقيقة فتعيد الشفرات مرة أخرى في شكل السيف (مروحة بحد سيفى) ، يتم استخدام عدد أكبر من الشفرات لتقليل عمل الشفرة وكذلك تقليل طول الدورة ،ويستخدم الدوران المرتد .والمراوح المصممة أكثر كفاءة من مراوح التربو وسرعتها الصاروخية (ماخ 0.7 -0.85) مناسبة لطياران الخطوط الجوية ،ولكن الضوضاء المتولدة منها هائلة (أنتونوف أن -70 وتوبوليف تى -95)
القوى العاملة (المؤثرة) على المروحة
تعمل قوى خمس على ريش مراوح الطائرات في وضعية الحركة . بعض من هذه القوى يمكن ترتيبها لتتصرف فيما بينها ،وبالتالى الحد من الضغوط الميكانيكية الشاملة المفروضة .
قوة انحناء الدفع
تعمل قوة الدفع المحملة على شفرات (ريش) المروحة كرد فعل للهواء المعاكس لاتجاهها على ثنى الشفرات ، لذا غالبا ما تميل الشفرات للأمام ،ولذلك نجد أن القوة الطاردة المركزية الظاهرية للدوران تعمل على انحناء الشفرات للخلف ، وبالتالي تحقيق التوازن بين آثار الانحناء .
قوى الالتواء الديناميكى الهوائى والطرد المركزية
تم اختبار قوى التواء الطرد المركزية بالدوران السريع غير المتماثل .وفي المروحة ،فإنها تعمل على التواء الشفرات لميل مناسب .ولذلك يترتب مركز الديناميكية الهوائية للضغط ليكون إلى الأمام قليلا من المنتصف الميكانيكي ، وخلق لحظة التواء نحو الميل الخشن والتصدي للحظة الطرد المركزي .ومع ذلك في حالة الهبوط السريع من الممكن أن تتغير قوة الطرد المركزية بشكل كبير ما يعمل على اختلاف الحظات .
قوة الطرد المركزية
تشعر القوة بعمل الشفرات وتقوم بسحبها بعيدا عن المحور عند الدوران .وتترتب بشكل يعمل على إبطال قوة انحناء الدفع ،كما الموضح أعلاه .
قوة انحناء عزم الدوران
مقاومة الهواء التي تعمل ضد الريش ،والمصحوبة بآثار القصور الذاتي تسبب انحناء ريش المروحة بعيدا عن اتجاه الدوران .
شفرات المروحة المنحنية
منذ 1940 ،فالمراوح ذات الأطراف المرتدة للخلف أو الشفرات المنحنية (شكل سيفى) تم دراستها تحت تطبيقات السرعة العالية لتأخر الصدمات الموجية ،مشابهة لطريقة الجناح المكسح الخلفية ،حيث تقترب أطراف الشفرات من سرعة الصوت .و توقع من طائرة النقل أ400م أن توفر المثال الأول :لاحظ أنها ليست مروحة بالفعل لأن المراوح ليست منصبة على ناقل المحرك مباشرة وإنما تدفع من خلال تقليل النقل أو السرعة .
