Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Механическое устройство
Mechanical device
Редуктор скорости вращения винта – это коробка передач или привод на основе шкивов и ремней, используемый для снижения выходных оборотов в минуту (об/мин) от более высоких входных оборотов двигателя. Это позволяет использовать двигатели внутреннего сгорания небольшого объема для вращения авиационных винтов в эффективном диапазоне скоростей.
A propeller speed reduction unit is a gearbox or a belt and pulley device used to reduce the output revolutions per minute (rpm) from the higher input rpm of the powerplant. This allows the use of small displacement internal combustion engines to turn aircraft propellers within an efficient speed range.
История и функционирование
Братья Райт осознали необходимость в редукторе винта в 1903 году, но широкое применение он получил в авиационных двигателях лишь с появлением более мощных двигателей в 1920-х годах. Позднее двигатель Merlin от той же компании использовал редукторы с противоположным направлением вращения для обеспечения встречно вращающихся винтов на двухдвигательных самолетах, что было значительно дешевле, чем проектирование и изготовление двигателей, работающих в противоположных направлениях. Основная проблема при подключении редукторов к двигателям внутреннего сгорания – это торсионный резонанс, который может возникать на определенных оборотах. Нагрузка от винта и редуктора может изменять резонансные частоты коленчатого вала, что приводит к быстрому увеличению крутильных колебаний до высоких уровней при определенных скоростях вращения. Меры, принятые конструктором для подавления торсионного резонанса в исходной конструкции двигателя, могут оказаться неэффективными, если частота резонанса изменяется при использовании редуктора. Для предотвращения достижения торсионным резонансом опасных уровней иногда применяются сцепления и/или гибкие муфты. В двигателях серии Continental Tiara использовалась одна пара зубчатых колес для привода как винта, так и распределительного вала, что позволяло винту вращаться со скоростью, вдвое меньшей скорости двигателя.
The Wright brothers recognised the need for propeller reduction gearing in 1903, but it was not generally used on aircraft engines until larger engines were designed in the 1920s. The later Merlin engine from the same company used opposite rotation reduction gears to provide counter rotating propellers for twin engined aircraft, a much cheaper method than designing and building the engines to run in opposite directions. The challenge with coupling gearboxes to internal combustion engines is primarily the torsional resonance that can develop at certain speeds. The load of a propeller and reduction unit can alter the resonant frequencies of the crankshaft, allowing torsional vibration to increase rapidly to high levels at certain rotational speeds. Measures taken by the designer to mitigate torsional resonances in the original design of the engine can be rendered ineffective if the resonant frequency is altered by the use of a reduction unit. Clutches and/or flexible couplings are sometimes used to prevent torsional resonance from reaching damaging levels. The Continental Tiara series engines used a single gearset to drive both the propeller and the camshaft, this allowed the propeller to run at half the engine speed.
Приложения
Использование редукционных передач для винтов было очень распространено в период расцвета поршневой авиации (с 1930-х по 1940-е годы), и практически все самые мощные поршневые двигатели, когда-либо созданные для авиации, проектировались с применением редукционных передач. Применение редуктора распространено при создании экспериментальных самодельных самолетов, особенно при использовании автомобильных двигателей. Эти двигатели, помимо более низкой стоимости, как правило, имеют меньший рабочий объем, чем авиационные двигатели, разработанные специально для легкой авиации, и достигают максимальной мощности при высоких оборотах в минуту (об/мин), обычно выше 4000 об/мин. Традиционные авиационные двигатели, где винт чаще всего крепится непосредственно к коленчатому валу, развивают максимальную мощность вблизи оптимальной безопасной и эффективной скорости вращения винта – от 2500 до 3000 об/мин. Эта скорость считается типичным максимумом для винта однодвигательного самолета, поскольку необходимо поддерживать скорость на конце лопасти ниже скорости звука. Серийные авиационные двигатели также могут включать в свою конструкцию встроенные редукторы. Cessna 175 использовал редуктор, являющийся частью двигателя Continental GO 300, а Helio Courier и несколько моделей Beechcraft, среди прочих, использовали редукторные двигатели Lycoming GO 435 и GO 480. Многие легкие спортивные самолеты используют двигатели Rotax, такие как Rotax 912, который оснащен встроенным редуктором.
The use of propeller reduction gearing was very common during the height of piston engine use in aviation (the 1930s through the 1940s), with essentially all of the most powerful piston engines ever built for use in aircraft being designed to make use of reduction gearing. The use of a reduction unit is common in the construction of experimental homebuilt aircraft when automotive engines may be used. These engines, in addition to their lower cost, typically have less displacement than purpose built light aircraft engines and develop peak power at high revolutions per minute (rpm), typically above 4,000 rpm. Traditional aircraft engines, where the propeller is most commonly fastened directly to the engine crankshaft, develop peak power near the peak safe and efficient speed for the propeller—2,500 to 3,000 rpm. This speed is considered the typical maximum rpm for a single engine aircraft propeller due to the need to keep the propeller tip speed below the speed of sound. Factory certified aircraft engines have also used reduction units integral to their design. The Cessna 175 used a geared unit which is part of the Continental GO 300 engine while the Helio Courier and several Beechcraft twins, among others, used the geared Lycoming GO 435 and GO 480. Many light sport aircraft use engines from Rotax such as the Rotax 912 which incorporates a geared reducer.