چرا هواپیماها گیربکس دستی ندارند؟

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: Roham Hesamiرهام حسامی

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 1612

سپاس: 3160

جنسیت:

تماس:

چرا هواپیماها گیربکس دستی ندارند؟

پست توسط rohamjpl »

اول از همه، می‌خواهم بدانم که آیا واقعاً درست است که هیچ هواپیمایی گیربکس دستی ندارد (یا نداشت) و ثانیاً چرا اینطور است.
هواپیماها دنده ثابت دارند (وقتی اصلاً دنده دارند)! با این حال، به یک معنا، یک پروانه با گام متغیر را می‌توان شبیه به گیربکس در خودرو در نظر گرفت و در برخی از هواپیماها دستی بود.
توانی که توسط پروانه منتقل می شود، در محدوده معقولی، متناسب با سرعت چرخش آن است. و همینطور است، دوباره در محدوده معقولی، قدرت تولید شده توسط موتور. بنابراین برای هواپیماهای آهسته، یک پروانه گام ثابت که با چرخ دنده ثابت متصل است، کار مناسبی را انجام می دهد. همانطور که دریچه گاز را باز می کنید، دور موتور افزایش می یابد، پروانه نیز افزایش می یابد و این دقیقاً همان کاری است که برای انتقال نیرو باید انجام دهد. هواپیماهای ساده تر اصلاً دنده ندارند و ملخ مستقیماً روی محور موتور نصب می شود، موتورهای با قدرت بالاتر اغلب دنده کاهش 2:1 دارند زیرا دور موتور برای یک ملخ بسیار زیاد است.
اکنون در سرعت بالاتر، گام ظاهری پروانه کاهش می‌یابد زیرا هوا از قبل حرکت می‌کند، بنابراین سریع‌تر و سریع‌تر می‌چرخد و در نهایت برای موتور خیلی سریع می‌چرخد. برای مقابله با این، هواپیماهای ملخ‌دار سریع‌تر دارای پروانه‌های گام متغیر هستند. با افزایش سرعت، زاویه حمله بالاتر (درشت تر) تنظیم می شود، بنابراین بدون افزایش دور در دقیقه، قدرت را ارائه می دهد.
ملخ‌های گام متغیر اولیه به‌صورت دستی کنترل می‌شدند، اما به سرعت ملخ‌هایی با سرعت ثابت توسعه یافتند (بسیاری از هواپیماهای جنگ جهانی دوم قبلاً آنها را داشتند) که در آن یک وزنه روی فنر گام پروانه را کنترل می‌کرد تا دور در دقیقه ثابت بماند. واحدهای کنترل دستی به توجه زیادی نیاز داشتند و سیستم سرعت ثابت نسبتاً ساده است، بنابراین کنترل دستی زمین به سرعت کنار گذاشته شد.
و این به نوعی معادل انتقال دنده متغیر کامل است. خلبان هنوز یک اهرم دریچه گاز و یک اهرم پیچ پروانه دارد و قدرت و دور در دقیقه را به طور مستقل انتخاب می کند. دور بالاتر قدرت بیشتری را می دهد، اما نیازی به آن نیست، بنابراین فرود معمولا با قدرت کم، اما حداکثر دور در دقیقه انجام می شود، بنابراین در صورت اضافه شدن نیرو، موتور به سرعت واکنش نشان می دهد (نیازی به چرخش ندارد). در طول کروز مقدار معتدل تری انتخاب می شود (طبق توصیه سازنده) برای کاهش سایش موتور.
موتورهای توربوپراپ همیشه دارای ملخ هایی با سرعت ثابت هستند، زیرا در موتورهای توربین، تفاوت بین سرعت توربین در حالت دور آرام و در تمام قدرت در واقع آنقدر بزرگ نیست. دوباره دور در دقیقه حداکثر قدرت را محدود می کند، بنابراین فرود با قدرت کم، اما دور در دقیقه بالا انجام می شود و موتور به سرعت واکنش نشان می دهد زمانی که نیرو اضافه می شود.
در آخر موتورهای توربوجت/توربوفن فقط توربین ها و کمپرسورها را در صورت نیاز بچرخانند. واقعاً تفاوت چندانی با پروانه ثابت ندارد، اگرچه موتورهای جت در حال حاضر معمولاً دارای پره های راهنمای متغیر در استاتور هستند (که فقط به دور در دقیقه متصل می شوند).نیرو به طور مستقیم از توربین به کمپرسور با یک شفت صلب منتقل می شود.
با این حال، درست است که برخی از موتورها دارای آن هستند، به ویژه موتورهای ملخی:
اما باید توجه داشته باشید که این نسبت دنده ثابت است، هیچ تعویض دنده ای در کار نیست و بنابراین، نیازی به "گیربکس" دستی یا اتوماتیک نیست.
چیزی که ممکن است در موتورهای ملخ "سبک قدیمی" داشته باشید، اهرم ها/ دستگیره های مختلف برای فشار/دریچه گاز منیفولد، پیچ پروانه و مخلوط است.
محرک اصلی (موتور جت یا پیستونی، توربوفن یا ملخ) در هواپیما نیروی رانش تا حد زیادی مستقل از سرعت هوا تولید می کند، بنابراین برای بسیاری از هواپیماها، دنده نسبت متغیر مورد نیاز نیست. برای هواپیماهای پروانه ای، تغییر مزیت مکانیکی بین نیروگاه و جریان هوا می تواند مفید باشد. این کار، نه با دنده های نسبت متغیر، بلکه با تغییر گام پروانه انجام می شود. برای یک چیز، تغییر گام می تواند مزیت مکانیکی را در یک محدوده پیوسته که در آن گیربکس به چند مرحله ثابت محدود می شود، تغییر دهد. برای دیگری، سیستم های چرخ دنده وزن زیادی اضافه می کنند. تغییر دنده به معنای جدا کردن موتور از پروانه است زیرا نسبت دنده متفاوتی انتخاب شده است - این یک مشکل قابل اعتماد/ایمنی بزرگ است و برای یک موتور پیستونی، حتی نمی‌توان کار کرد. موتورهای پیستونی بدون فلایویل نمی توانند کار کنند. در یک هواپیما، پروانه به عنوان چرخ طیار عمل می کند.تصویر
بنابراین، در جایی که مزایای مزیت مکانیکی متغیر هزینه، وزن و پیچیدگی اضافه را توجیه می‌کند، یک پروانه گام متغیر نصب می‌شود.
برخی از سیستم‌های گام متغیر اهرمی را ارائه می‌دهند که مستقیماً گام را کنترل می‌کند - خلبان اهرم را در محدوده‌ای بین "خوب" (موتور مزیت مکانیکی بیشتری می‌گیرد، مناسب برای برخاست) و "درشت" (موتور مزیت مکانیکی کمتری دارد، مناسب) حرکت می‌دهد.تصویر
سایر سیستم‌های گام متغیر اهرمی را ارائه می‌کنند که RPM موتور هدف را انتخاب می‌کند. سیستم کنترل گام به طور مداوم گام پروانه را در تلاش برای حفظ RPM انتخاب شده تنظیم می کند. خلبان از دریچه گاز برای افزایش یا کاهش نیروی رانش موتور و از کنترل گام برای بهینه سازی دور موتور برای شرایط کاری (برخاستن، صعود، کروز و غیره) استفاده می کند. به عنوان مثال، در یک PA32-300، کنترل زمین برای تاکسی، برخاستن و صعود اولیه کاملاً به جلو (حداکثر دور در دقیقه) است، اما برای کاهش دور موتور (و مصرف سوخت) تا حدودی برای کروز تنظیم می‌شود. .
شما می توانید سیستم های کنترل گام را که من توضیح دادم به ترتیب شبیه به گیربکس دستی و اتوماتیک در نظر بگیرید، اما این قیاس در بهترین حالت ضعیف است.hope I helped you understand the question. Roham Hesami, sixth
semester of aerospace engineering
smile072 smile072 رهام حسامی ترم ششم مهندسی هوافضاتصویر
تصویر

ارسال پست